TW201327499A

TW201327499A - 測量裝置，測量方法及程式

Info

Publication number: TW201327499A
Application number: TW101129950A
Authority: TW
Inventors: Takuma Okazaki; Hiroyuki Nakayama; Ryota Hiura
Original assignee: Mitsubishi Heavy Ind Ltd
Priority date: 2011-08-18
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2013-07-01
Also published as: MY167928A; TWI475525B; WO2013024889A1; JP2013040872A; JP5893869B2

Abstract

測量裝置係具備有：從基準位置朝向路面上的複數個點射出雷射光，並依據其反射光測量從基準位置到反射點為止的距離的距離測量部；記憶表示路面上的點、與從基準位置起至其點為止的距離的關係之路面高情報的記憶部；依據路面高情報將各反射點中的路面高予以特定的路面高特定部；以及距離測量部所算出的各距離與路面高特定部所特定的路面高，算出從路面到反射點為止的長度的高度算出部。

Description

測量裝置，測量方法及程式

本發明是關於一種，測量存在於路面上的對象物的高度的測量裝置、測量方法及程式。

收費道路等的通路的過路費中，徵收的費用依車種而不同。因此，設於通路的路側裝置，為了判別車種必須測量車輛的高度。在車輛高度的測量，使用例如使用雷射感測器的測量方法。

作為藉由雷射測量車高的方法，有使用設在路面上方的雷射感測器朝向路面掃瞄雷射光，並測量所掃瞄的雷射的反射光的強度、從雷射光的照射到收到反射光的光為止的時間的方法(例如參照專利文獻1)。具體而言，測量從雷射感測器到車輛為止的長度，由雷射感測器的設置高減該被測量的長度進行車高的算出。

[先行技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2002-8188號公報

然而，在路面因為設有用來使雨水等往路側流的排水坡度，或因車輛的通行而形成有車轍，所以路面不一定平坦。因此，雷射感測器的設置高在路面上的每個點上可能會有不同，使用上述的方法時，會有無法正確算出車高的虞慮。

本發明之目的在提供一種，可正確計算存在於不是平坦的路面上的對象物的高度的測量裝置、測量方法及程式。

本發明的測量裝置的第一實施態樣，係測量存在於路面上的對象物的高度的測量裝置，其為，具備有：從路面上方的基準位置朝向路面上的複數個點射出雷射光，並依據前述雷射光的反射光測量從前述基準位置到作為反射前述雷射光的點的反射點為止的距離之距離測量部；記憶表示路面上的點、與從前述基準位置到前述點為止的距離之路面高的關係的路面高情報的記憶部；依據前述記憶部記憶的路面高情報，將前述各反射點中的路面高予以特定的路面高特定部；以及依據前述距離測量部所算出的各距離與前述路面高特定部所特定的路面高，算出從路面起至前述反射點為止的長度作為前述對象物的高度之高度算出部。

本發明的測量裝置的第二實施態樣，是在第一實施態樣中，具備有：判定在前述每個反射點，前述距離測量部測量到的距離與前述路面高特定部所特定的路面高的差是否在預定的閾值以下的對象物判定部；以及藉由前述對象物判定部判定前述距離測量部測量到的距離與前述路面高特定部所特定的路面高的差有在預定的閾值以下時的反射點存在時，依據前述反射點的路面高將前述記憶部記憶的路面高情報予以更新的更新部。

本發明的測量裝置的第三實施態樣，是在第二實施態樣中，具備判定路面狀態的良否的路面狀態判定部，前述更新部是藉由前述對象物判定部判定前述距離測量部測量到的距離與前述路面高特定部所特定的路面高的差有在預定的閾值以下時的反射點存在，且只有在前述路面狀態判定部判定路面狀態良好的時候，依據前述反射點的路面高將前述記憶部記憶的路面高情報予以更新。

本發明的測量裝置的第四實施態樣，是在第三實施態樣中，前述路面狀態判定部是當藉由前述對象物判定部判定前述距離測量部測量到的距離與前述路面高特定部所特定的距離的差有在預定的閾值以下時的反射點存在時，在前述各反射點藉由距離測量部所測量到的距離的散佈度在所定值以下時，判定路面狀態良好。

本發明的測量裝置的第五實施態樣，是第一至第四實施態樣中的任一實施態樣中，具備判定在前述反射點車輛存在於否的車輛判定部；以及藉由前述車輛判定部判定有車輛存在時，將前述車輛的車輪存在的位置予以特定的車輪位置特定部，前述路面高特定部是依據藉由前述車輪位置特定部所特定的車輪位置，將前述車輛存在的點的路面高予以特定。

本發明的測量裝置的第六實施態樣，是第五實施態樣中，前述車輛判定部是當前述反射點之中，藉由前述對象物判定部所判定的前述距離測量部測量到的距離與前述路面高特定部所特定的距離的差超過預定的閾值時的反射點跨預定的寬幅連續存在時，判定在前述連續的反射點的位置有車輛存在。

本發明的測量方法實施態樣，是使用係具備記憶表示路面上的點、與從路面上方的基準位置到前述點為止的距離的路面高的關係之路面高情報的記憶部，測量存在於路面上的對象物的高度的測量裝置測量方法，其中，具有：從基準位置朝向路面上的複數個點射出雷射光，並依據前述雷射光的反射光測量從前述基準位置到作為反射前述雷射光的點的反射點為止的距離之距離測量工程；依據前述記憶部記憶的路面高情報，將前述各反射點的路面高予以特定的路面高特定工程；以及依據在前述距離測量工程所算出的各距離與在前述路面高特定工程所特定的路面高，算出從路面起至前述反射點為止的長度作為前述對象物的高的高度算出工程。

本發明的程式，係將具備記憶表示路面上的點、與作為從路面上方的基準位置到前述點為止的距離的路面高的關係的路面高情報的記憶部，測量存在於路面上的對象物的高度的測量裝置作為：從基準位置朝向路面上的複數個點射出雷射光，並依據前述雷射光的反射光測量從前述基準位置到作為反射前述雷射光的點的反射點為止的距離之距離測量部、依據前述記憶部記憶的路面高情報，將前述各反射點的路面高予以特定的路面高特定部、依據前述距離測量部所算出的各距離與前述路面高特定部所特定的路面高，算出從路面起至前述反射點為止的長度作為前述對象物的高度之高度算出部發揮功能。

本發明的記錄媒體，係在具備記憶表示路面上的點、與作為從路面上方的基準位置到前述點為止的距離的路面高的關係的路面高情報的記憶部，測量存在於路面上的對象物的高度的測量裝置的電腦中記錄使從基準位置朝向路面上的複數個點射出雷射光，並依據前述雷射光的反射光測量從前述基準位置到作為反射前述雷射光的點的反射點為止的距離之距離測量工程；依據前述記憶部記憶的路面高情報，將前述各反射點的路面高予以特定的路面高特定工程；以及依據在前述距離測量工程所算出的各距離與在前述路面高特定工程所特定的路面高，算出從路面起至前述反射點為止的長度作為前述對象物的高的高度算出工程執行的程式。

根據本發明，測量裝置是依據記憶部記憶的路面高情報特定前述各反射點中的路面高，並使用該路面高算出對象物的高度。藉此，可正確算出存在於不平坦的路面上的對象物的高度。

[實施發明用的形態]

一面參照圖面一面針對本發明的實施形態進行詳細的說明。

圖1是本發明的一實施形態的測量裝置的構成圖。測量裝置具備雷射感測器1(距離測量部)與情報處理裝置2。

雷射感測器1是經由懸臂、支架設置在路面D的上方，從該設置位置S朝向路面D掃瞄雷射光Z。雷射感測器1是朝向路面D掃瞄雷射光Z，並朝向路面D上的複數個點E射出雷射光Z。又，雷射感測器1是依據所掃瞄的雷射光Z的反射光，測量從預定的基準位置T到作為反射其雷射光Z的點的反射點R為止的距離(測量距離H)。

在本實施形態，基準位置T是指：與雷射感測器1的設置位置S相同的高度的位置，且為反射點R的正上的位置。亦即在本實施形態，測量距離H是等價於雷射感測器1的設置位置S的高度與反射點R的高度的差。

作為雷射感測器1輸出到情報處理裝置2的反射點R與測量距離H的關係的例子可例舉：由來自雷射感測器1的原點的掃瞄角θ與該掃瞄角θ到反射點R為止的直線距離L所表示的極座標系的關係、或由以雷射感測器1的設置位置S作為原點的水平方向的位置X與從該位置X到反射點R為止的垂直方向的距離Y所示的正交座標系的關係等。

雷射感測器1將正交座標系的關係輸出到情報處理裝置2時，雷射感測器1使用掃瞄角θ與直線距離L算出X=Lsin θ、Y=Lcos θ，將該位置X與距離Y的關係輸出到情報處理裝置2。

情報處理裝置2是依據雷射感測器1所測量的距離，算出存在路面D上的車輛O(對象物)的高度。

圖2表示情報處理裝置2的構成的概略方塊圖。

情報處理裝置2具備：感應器情報取得部21、記憶部22、路面高特定部23、對象物判定部24、路面狀態判定部25、更新部26、車輛判定部27、車輪位置特定部28、高度算出部29。

感應器情報取得部21，是從雷射感測器1按照每個反射點R與表示其反射點R的路面寬幅方向的位置的座標(例如來自路側的距離)產生關連地取得測量距離H。

圖3表示記憶部22記憶的路面高表的例子的圖。

記憶部22是記憶使路面D上的點E、與從對應其點E的基準位置T到其點E為止的距離之路面高I產生關連而予以儲存的路面高表(路面高情報)。作為路面高表的例子，是如圖3所示，與在寬幅方向以每10公分將路面D予以區分時的區分點產生關連，而將其每個區分點的高度予以儲存者。

該路面高表，是預先藉由雷射感測器1測量對象物不存在時的路面高I，並使其測量值與路面D上的點E產生關連而予以記錄所作成。

雷射感測器1一般會因溫度在測量結果產生偏差。因此，記憶部22所記憶的路面高表的值，是藉由更新部26更新成含有因溫度偏差的影響造成的偏置的值。

路面高特定部23，是依據記憶部22記憶的路面高情報，讀取對應感應器情報取得部21取得的反射點R的路面高I，將該路面高I輸出到對象物判定部24。

又，路面高特定部23，是在對象物判定部24所為的判定之後，依據藉由路面高情報與車輪位置特定部28所特定的車輪位置，特定對應車輛O存在的點E的路面高I，將該路面高I輸出到高度算出部29。

對象物判定部24，是按照每個反射點R，判定感應器情報取得部21取得的測量距離H與由路面高特定部23取得的路面高I的差是否在預定的閾值以下，來判斷在反射點R是否有成為高度的測量對象的對象物的存在。

路面狀態判定部25，是取得感應器情報取得部21取得的測量距離H與對象物判定部24的判定結果，依據判定為對象物不存在的反射點R的測量距離H的散佈度，判定路面D的狀態的良否。

更新部26，是當藉由路面狀態判定部25判定路面D的狀態良好時，依據判定對象物不存在的各反射點R的測量距離H與路面高I的差，更新記憶部22記憶的路面高表。

車輛判定部27，是判定在藉由對象物判定部24判定有對象物存在的反射點R是否有車輛O的存在。

車輪位置特定部28，是當藉由車輛判定部27判定有車輛O的存在時，特定其車輪的位置。

高度算出部29，是按照每個反射點R，算出感應器情報取得部21所取得的測量距離H與路面高特定部23所特定的路面高I的差的方式，算出對象物的高度。

在本實施形態，雷射感測器1是在預定的時間間隔進行雷射光Z的掃瞄，並按照每個反射點R，將表示其反射點R的路面寬幅方向的位置的座標及測量距離H輸出到情報處理裝置2作為其測量結果。

以下，針對每次由雷射感測器1接受到測量結果而被執行的情報處理裝置2的動作進行說明。

圖4表示本實施形態中的情報處理裝置2的動作的流程圖。

由雷射感測器1輸出測量結果時，感應器情報取得部21取得其測量結果(步驟S1)。

接著，感應器情報取得部21是將取得的測量結果輸出到對象物判定部24。又，感應器情報取得部21，是將所取得的測量結果之中的反射點R的座標輸出到路面高特定部23。

接著，路面高特定部23，是參照記憶部22記憶的路面高表，讀取對應由感應器情報取得部21所取得的各反射點R的座標的路面高I，輸出到對象物判定部24(步驟 S2)。此時，路面高特定部23，是輸出與最接近反射點R的座標的區分點(參照圖3)產生關連的路面高I作為與反射點R的座標對應的路面高I。

接著，對象物判定部24，是按照每個反射點R，算出由感應器情報取得部21所取得的測量距離H與由路面高特定部23所取得的路面高I的差(步驟S3)。

接著，對象物判定部24，是依據所算出的差，按照每個反射點R，判定在其反射點R是否有對象物存在(步驟S4)。具體而言，對象物判定部24，是判定在算出的差為預定的閾值(例如1公尺)以上的反射點R有對象物存在，並判定在算出的差為不足預定的閾值的反射點R沒有對象物的存在。在反射點R沒有對象物存在時，由雷射感測器1所射出的雷射光Z在路面D反射，反射點R為路面D上的點E。

接著，路面狀態判定部25，是取得感應器情報取得部21在步驟S1所取得的測量結果之中，藉由對象物判定部24判定對象物不存在的反射點R中的距離。然後，路面狀態判定部25，是算出最接近的預定次數的測量中判定對象物沒有連續存在時的反射點R中的測量距離H的標準偏差(步驟S5)。

接著，路面狀態判定部25是藉由判定算出的標準偏差是否在預定的閾值以上，判定路面狀態的良否(步驟S6)。具體而言，路面狀態判定部25，是當算出的標準偏差在預定的閾值以上時，判定路面狀態差。因雨天等弄濕路面D時，因為雷射感測器1所照射的雷射光Z不規則反射，所以測量距離H的不均變大。亦即路面狀態差的時候，雷射感測器1所為的測量結果的信賴度變低。

路面狀態判定部25判定路面狀態良好時(步驟S6：YES)，更新部26是取得對象物判定部24在步驟S3所算出的差之中與判斷沒有對象物存在時的反射點R產生關連著。然後，更新部26依據取得的差的值，更新記憶部22記憶的路面高表(步驟S7)。作為路面高表的更新方法，例如可例舉算出所取得的差的值的平均值，在路面高表的各路面高I加上該平均值的方法。其他，也可使用由反射點R與取得的差的值的關係導出表示雷射感測器1中的溫度漂移的影響的函數，並依據該函數在路面高表的各路面高I加上溫度漂移的影響的方法。

在步驟S6，路面狀態判定部25判定路面狀態不好的時候(步驟S6：NO)，或在步驟S7，更新部26更新路面高表時，路面高特定部23從記憶部22記憶的路面高表讀取每個反射點R每的路面高I(步驟S8)。路面高特定部23讀取的路面高I在步驟S6判定路面狀態良好的時候，成為在步驟S7被更新的路面高表的路面高I。

接著，高度算出部29，是由路面高特定部23所讀取的路面高I減去在步驟S1感應器情報取得部21取得的測量距離H，算出各反射點R的高度(步驟S9)。

接著，車輛判定部27，是按照藉由對象物判定部24判定有對象物存在時的每個反射點R，判定在其反射點R 車輛O存在與否(步驟S10)。具體而言，車輛判定部27，是當藉由對象物判定部24判定對象物存在時的反射點R跨預定的寬幅(例如40公分)連續存在時，判定在該連續的反射點R群的位置有車輛O存在。

車輛判定部27判定沒有車輛O存在的反射點R群時(步驟S10：NO)，情報處理裝置2將在步驟S9所算出的反射點R的高度輸出作為路面D上的對象物的高度，並結束處理。

另一方面，車輛判定部27判定有車輛O存在的反射點R群的時候(步驟S10：YES)，對該各反射點R群，判定車輛O是否為四輪車(O1)(步驟S11)。具體而言，車輛判定部27，是當車輛O的寬幅在預定的寬幅(例如70公分)以上時，判定該車輛O為四輪車，不是這樣時判定該車輛O為兩輪車(O2)。

車輛判定部27判定車輛O為四輪車的時候(步驟S11：YES)，車輪位置特定部28，是將藉由車輛判定部27判定比有四輪車存在時的反射點R群的兩端更只有預定的長度(例如10公分)位於各內側的點R特定為該四輪車的車輪的位置(步驟S12)。

另一方面，車輛判定部27判定車輛O為兩輪車時(步驟S11：NO)，車輪位置特定部28，是將藉由車輛判定部27判定有兩輪車存在的反射點R群的中央的點R特定為該兩輪車的車輪的位置(步驟S13)。

在步驟S12或步驟S13，車輪位置特定部28特定車輪位置時，路面高特定部23，是依據在步驟S8讀取的路面高I之中對應所特定的車輪位置的路面高I，特定與藉由車輛判定部27判定有車輛O存在時的反射點R群對應的路面高I(步驟S14)。具體而言，車輛O為四輪車時，由於在步驟S12藉由兩個反射點R特定車輪位置，所以利用線性互補對應車輪位置的兩個路面高I，算出與反射點R群對應的路面高I。

另一方面，車輛O為兩輪車時，由於在步驟S13是藉由1個反射點R特定車輪位置，所以將對應車輪位置的路面高I作為對應反射點R群的路面高I。

說明進行步驟S14所為的路面高I的特定的理由。

圖5表示行駛路面的車輛的例子的圖。(A)表示路面與車輛的關係的圖。(B)為圖表化包含車轍、坡度的影響的算出結果的圖。(C)為圖表化去除車轍、坡度的影響的算出結果的圖。

如圖5(A)所示，會有因車輛O的通行在路面D形成車轍W的情況。

如圖5(A)所示，在車轍W之上有四輪車存在時，僅依據記憶部22記憶的路面高表算出車輛O的高度時，如圖5(B)所示，車輛O的高度的算出結果包含車轍W造成的凹凸的影響。

另一方面，藉由步驟S14的處理特定路面高I時，如圖5(C)所示，可由車輛O的高度的算出結果去除車轍的影響(參照圖5(A)的車輛O的高度的基準線P)。

兩輪車因為車輪1個，所以姿勢不依存於坡度。因此，僅依據記憶部22記憶的路面高表，算出車輛O的高度時，如圖5(B)所示，車輛O的高度的算出結果包含坡度的影響。

另一方面，藉由步驟S14的處理特定路面高I時，如圖5(C)所示，可由車輛O的高度的算出結果去除坡度的影響(參照圖5(A)的車輛O的高度的基準線P)。

在步驟S14，路面高特定部23特定路面高I時，高度算出部29，是路面高特定部23所特定的路面高I減在步驟S1感應器情報取得部21所取得的測量距離H，算出車輛O的高度(步驟S15)。並且，高度算出部29，是將車輛O存在的反射點R的高度置換成在步驟S15所算出的車輛O的高度。藉此，可算出雷射光Z的每個反射點R的對象物的高度。

以上，雖參照圖面針對該發明的一實施形態進行詳細的說明，可是具體的構成並不限於上述者，在不脫離本發明的要旨的範圍內可有各式各樣的設計變更。

在本實施形態，雖針對雷射感測器1對情報處理裝置2輸出從基準位置T到反射點R為止的距離H時進行說明，可是並不限於此。亦即，雷射感測器1的測量結果不限於正交座標系的值的情況。例如，雷射感測器1即使是對情報處理裝置2輸出雷射R1的掃瞄角θ與反射點R為止的距離L者，也可進行同樣的處理。亦即，雷射感測器1的測量結果也可為極座標系的值。此時，基準位置T是設置位置S，路面高表必需儲存掃瞄角θ與路面高I的關係。

在本實施形態，雖針對使用掃瞄式的雷射感測器1作為距離測量部時進行說明，可是並不限於此，也可使用多光軸式等其他的感測方式的雷射感測器。

在本實施形態，雖針對路面高特定部23輸出與反射點R的座標最近的區分點產生關連的路面高I的情況作為對應反射點R的座標的路面高I，可是並不限於此。例如，路面高特定部23也可藉由與反射點R的座標附近的兩個區分點產生關連的路面高I的內差計算求取與反射點R的座標對應的路面高I。

在本實施形態，雖說明記憶部22將路面D上的點E與從基準位置T起至該點E為止的距離之路面高I的關係作為路面高表予以記憶的情況，可是並不限於此。例如，當在路面D沒有車轍W存在時、車轍W小到可無視時，記憶部22也可將表現路面D上的點E與從基準位置T起到該點E為止的距離之路面高I的關係的函數作為路面高情報予以記憶。

在本實施形態，雖說明路面狀態判定部25是依據連續對象物不存在的反射點R的每個時間的測量情報的標準偏差判定路面狀態的良否，可是並不限於此。例如，也可依據表示分散的大小、按照最大值與最小值的差的範圍等的其他的散佈度的值判定路面狀態的良否。又，也可不是按照每個時間的測量情報的標準偏差，而是依據在某時刻的沒有對象物存在的複數個反射點R的散佈度判定路面狀態的良否。

在本實施形態，雖說明路面狀態判定部25依據測量情報的散佈度判定路面狀態的良否的情況，可是並不限於此。例如，具備降雨感應器等，該降雨感應器檢測到降雨時，路面狀態判定部25也可判定路面狀態不好。

在本實施形態，雖說明在步驟S8、步驟S9先算出各反射點R的高度之後，藉由步驟S10~步驟S15的處理覆寫路面高I的差的情況，可是並不限於此。例如，也可先執行步驟S10~步驟S15的處理之後，藉由與步驟S8、步驟S9同樣的次序算出車輛O沒有存在的反射點R的高度。

在本實施形態，雖說明算出全部的反射點R的高度，進行包含車輛O與路面D的高度的算出的情況，可是並不限於此。例如，測量裝置也可僅算出車輛O的高度。此時，也可省略步驟S8、步驟S9的處理，進行步驟S10~步驟S15的處理算出只有車輛O的高度。

情報處理裝置2在內部具有電腦系統。上述的各處理部的動作，是以程式的形式記錄在電腦可讀取的記錄媒體，藉由電腦讀取該程式並予以執行，進行上述的各處理。電腦可讀取的記錄媒體是指磁碟、光碟、CD-ROM、DVD-ROM、半導體記憶體等。也可藉由通訊電路將該電腦程式送訊到電腦，接受到該送訊的電腦執行該程式。

該程式也可是實現上述的功能的一部分者。再者，也可將上述的功能與已經記錄在電腦系統的程式予以組合而可以實現者，所謂的差分檔案(差分程式)。

1‧‧‧雷射感測器(距離測量部)

2‧‧‧情報處理裝置

21‧‧‧感應器情報取得部

22‧‧‧記憶部

23‧‧‧路面高特定部

24‧‧‧對象物判定部

25‧‧‧路面狀態判定部

26‧‧‧更新部

27‧‧‧車輛判定部

28‧‧‧車輪位置特定部

29‧‧‧高度算出部

A‧‧‧測量裝置

Z‧‧‧雷射光

D‧‧‧路面

W‧‧‧車轍

E‧‧‧路面上的點

S‧‧‧設置位置

T‧‧‧基準位置

R‧‧‧反射點

H‧‧‧測量距離

I‧‧‧路面高

O‧‧‧對象物

[圖1]本發明的一實施形態的測量裝置的構成圖。

[圖2]表示情報處理裝置的構成的概略方塊圖。

[圖3]表示記憶部記憶的路面高表的例子的圖。

[圖4]表示本實施形態中的情報處理裝置的動作的流程圖。

[圖5]表示行駛路面的車輛的例子的圖，(A)表示路面與車輛的關係的圖，(B)表示包含車轍、坡度的影響的算出結果的圖，(C)表示去除車轍、坡度的影響的算出結果的圖。