WO2018051913A1 - 路面状態予測システム、運転支援システム、路面状態予測方法及びデータ配信方法 - Google Patents

路面状態予測システム、運転支援システム、路面状態予測方法及びデータ配信方法 Download PDF

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WO2018051913A1
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弘一 楠亀
達男 伊藤
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パナソニックIpマネジメント株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a road surface state prediction system, a driving support system, a road surface state prediction method, and a data distribution method that predict a moisture state of a road surface.
  • Patent Literature 1 discloses a technique for predicting a road surface state of a place within a predetermined range using a road surface prediction determination value of the place within a predetermined range calculated from vehicle behavior information acquired by an in-vehicle sensor. Is disclosed. Patent Document 2 discloses a technique for detecting moisture distribution as a road surface state in a vehicle travel route and predicting road surface freezing based on outside air temperature. Patent Document 3 discloses a technique for predicting whether the roadway is wet and determining the driving of the autonomous vehicle based on the prediction result.
  • JP 2016-80451 A JP 2010-151543 A Special table 2015-535204 gazette
  • an object of the present disclosure is to provide a road surface state prediction system, a driving support system, a road surface state prediction method, and a data distribution method that can accurately predict the water state of the road surface.
  • a road surface condition prediction system relates to moisture on the road surface obtained by detecting moisture on a road surface of a road on which each of a plurality of moving bodies is passing.
  • a collection unit that collects moisture information and position information indicating a position of a road surface where the moisture is detected from each of the plurality of moving bodies, and among the plurality of moisture information collected by the collection unit, the collection unit A time later than the time when the moisture on the target road surface is detected based on the moisture information obtained by detecting the moisture on the target road surface which is the road surface at the position indicated by at least one of the collected plurality of the position information.
  • a prediction unit for predicting the moisture state of the target road surface is a prediction unit for predicting the moisture state of the target road surface.
  • a driving support system includes the road surface state prediction system, a receiving terminal that is mounted on a vehicle and receives the distribution information, and the distribution information received by the receiving terminal, And a controller that supports automatic driving of the vehicle.
  • each of the plurality of moving bodies detects moisture on the road surface of the road on which the mobile body is traveling, and includes moisture information on the water on the road surface, Position information indicating the position of the road surface on which moisture is detected is collected from each of the plurality of moving bodies, and the road surface at the position indicated by at least one of the collected plurality of position information among the plurality of collected moisture information. Based on moisture information obtained by detecting moisture on a certain target road surface, a moisture state of the target road surface at a time after the time when moisture on the target road surface is detected is predicted.
  • a data distribution method distributes distribution information including a prediction result predicted by the road surface state prediction method.
  • a road surface state prediction system a driving support system, a road surface state prediction method, a data distribution method, and the like that can accurately predict the water state of the road surface.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an outline of a road surface state prediction system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a minimum configuration of the road surface state prediction system according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating another configuration of the road surface state prediction system according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating another configuration of the road surface state prediction system according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating another configuration of the road surface state prediction system according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a block diagram showing another configuration of the road surface state prediction system according to Embodiment 1.
  • FIG. 7 is a flowchart showing moisture information acquisition processing by the road surface state prediction system according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart showing moisture information acquisition processing by the road surface state prediction system according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a structure of accumulated data accumulated in the storage unit of the road surface state prediction system according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a flowchart showing the prediction process of the moisture state on the road surface by the road surface state prediction system according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a prediction algorithm of the road surface state prediction system according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a prediction result of the moisture state according to the first embodiment.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating information update processing by the road surface state prediction system according to the first embodiment.
  • FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration of a road surface state prediction system according to the second embodiment.
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration of a road surface state prediction system according to the third embodiment.
  • FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration of a road surface state prediction system according to the fourth embodiment.
  • FIG. 16 is a flowchart illustrating information update processing by the road surface state prediction system according to the fourth embodiment.
  • FIG. 17 is a block diagram illustrating a configuration of the driving support system according to the fifth embodiment.
  • FIG. 18 is a schematic diagram illustrating an outline of a road surface state prediction system according to the sixth embodiment.
  • FIG. 19 is a block diagram illustrating a configuration of a road surface state prediction system according to the sixth embodiment.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating an example of accumulated data at four positions at a specific time according to the sixth embodiment.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating an example of accumulated data every hour at a specific position according to the sixth embodiment.
  • FIG. 22 is a flowchart showing a first operation of the road surface condition prediction system according to the sixth embodiment.
  • FIG. 23 is a flowchart showing a second operation of the road surface condition prediction system according to the sixth embodiment.
  • FIG. 24 is a flowchart showing a third operation of the road surface condition prediction system according to the sixth embodiment.
  • FIG. 25 is a flowchart showing a fourth operation of the road surface condition prediction system according to the sixth embodiment.
  • Road surface conditions that hinder vehicle travel include road surface flooding, puddles, freezing, snow accumulation, etc. that reduce the coefficient of friction between the wheels and the road surface. For example, considering the situation leading to freezing of the road surface, there are the following processes. First, puddles or snowfall occurs on the road surface due to rainfall or snowfall. The remaining water or water generated by melting snow freezes as the road surface temperature decreases.
  • the spread affects the speed of state transition.
  • the spread is the area in the range of freezing, snow accumulation or puddle, or the length in the detection direction.
  • the state transition is, for example, a transition from freezing to a puddle state, or vice versa, a transition from snow to a puddle state, or a transition from snow to freezing. Therefore, in order to predict the road surface condition, it is necessary to know the past road surface condition, and preferably the spread thereof.
  • a moisture detection technique there is a method using two-color spectroscopy in the near infrared region.
  • Water has light absorption peaks at wavelengths near 740 nm, 980 nm, 1450 nm, and 1940 nm.
  • absorption light light near the absorption peak
  • reference light light other than the vicinity of the absorption peak
  • absorption light light near the absorption peak
  • reference light light other than the vicinity of the absorption peak
  • the absorbed light when water is present on the road surface, the absorbed light is absorbed and attenuated by the water, so that the intensity of the scattered reflected light by the absorbed light is reduced.
  • the scattered reflected light of the reference light does not depend on the presence or absence of moisture. In this way, the presence or absence of moisture can be detected. Specifically, an intensity ratio on a dry road surface is measured and the measured value is used as a predetermined threshold value. If the intensity ratio on the measurement target road surface is below a predetermined threshold value, it is understood that the road surface is wet.
  • snow is a strong scatterer. For this reason, the scattered reflected light of the reference light from the road surface with snow is stronger than the scattered reflected light from the road surface without snow. Therefore, if the reflectance of the reference light by the dry road surface is measured in advance and the reflectance of the reference light by the measurement target road surface exceeds the reflectance of the reference light by the dry road surface, it is understood that there is snow.
  • the inventors' original study has revealed that the amount of water can be measured by appropriately designing the wavelength, light intensity, and polarization to be used. For example, it is possible to measure the thickness of water in the range of several tens of ⁇ m to several hundreds of ⁇ m by irradiating the road surface with light having a wavelength of 1400 nm to 1600 nm and measuring the scattered reflected light of the irradiated light. Similarly, it is possible to measure the thickness of water in the range of several hundred ⁇ m to several cm by irradiating the road surface with light having a wavelength of 900 nm to 1100 nm and measuring the scattered reflected light of the irradiated light.
  • the area sensor when the scattered light of the absorbed light and the scattered reflected light of the reference light are received by the area sensor and used in combination with the thermography, it is possible to distinguish water, ice and snow and to know the size thereof. By identifying and grasping the moisture on the road surface as water, ice, and snow, and knowing its magnitude, the prediction accuracy of the moisture state on the road surface is improved.
  • the water when water is detected on the road surface, the water gradually decreases if the temperature rises without rain or snowfall. At this time, if the detected water range is wide, the time to disappearance of water becomes long, and if the range of water is narrow, the time to disappearance of water becomes short. Similarly, if the detected water thickness is thin, the time until the disappearance of water becomes short, and if the thickness of water is thick, the time until the disappearance of water becomes long. On the other hand, when the air temperature decreases and the road surface temperature falls below 0 ° C., the possibility of freezing increases.
  • the change in road surface temperature is related to the heat radiation from the road surface, the amount of heat accumulated on the road surface due to past weather, etc. in addition to the air temperature. For this reason, the weather information at the point where the moisture information is acquired is important.
  • the weather information can be obtained from information published by the Japan Meteorological Agency or a weather observation device provided on the road.
  • the snow condition is maintained if the road surface temperature is less than 0 ° C, and snow melting begins when the road surface temperature exceeds 0 ° C. In this state, when the road surface temperature falls below 0 ° C. due to weather changes, the road surface freezes.
  • the moisture information may include moisture temperature information. From the moisture temperature at the time of measurement, it is possible not only to determine the moisture state (snow, ice, water) at that time, but also to improve the accuracy of predicting the time until subsequent snow melting or freezing. For example, as the water temperature at the time of measurement is 0 ° C. or higher and higher, the time until the water freezes becomes longer. In addition, as the moisture temperature at the time of measurement is lower than 0 ° C. and lower, the time until snow melting becomes longer.
  • the moisture information may include light absorption information indicating the absorption rate of sunlight by moisture.
  • moisture containing mud or the like and having a high sunlight absorption rate has a large temperature rise due to solar radiation, and the time until snow melting is shortened.
  • the absorption rate of sunlight is calculated from, for example, the intensity of the scattered reflected light of the reference light. It can be seen that the greater the intensity of the scattered reflected light, the lower the water absorption rate.
  • Weather information may include not only temperature and humidity but also solar radiation or wind strength. The stronger the solar radiation, the faster the drying, melting or melting snow, and the stronger the wind, the faster the drying.
  • the prediction accuracy of the road surface condition can be improved by using more information that affects the transition of the moisture state.
  • the road surface state prediction system provides the road surface obtained by detecting moisture on a road surface of a road on which each of a plurality of moving bodies is passing.
  • the collection unit that collects the moisture information on the moisture on the top and the position information indicating the position of the road surface where the moisture is detected from each of the plurality of moving bodies, Time when moisture on the target road surface is detected based on moisture information obtained by detecting moisture on the target road surface that is a road surface at a position indicated by at least one of the plurality of position information collected by the collection unit
  • a prediction unit that predicts the moisture state of the target road surface at a later time.
  • Such a configuration makes it possible to accurately predict the moisture state on the road surface. Further, since moisture information is collected from each of the plurality of moving bodies, for example, when a plurality of moving bodies are traveling on different roads, a wide range of moisture information can be collected. In addition, when a plurality of mobile bodies pass the same road at different time zones, the amount of information with respect to changes in the moisture state on the road surface can be increased. Thereby, the prediction precision of a moisture state can be improved.
  • the moisture information may include thickness information indicating the thickness of the detected moisture.
  • the amount of moisture on the road surface can be estimated by including the thickness information, and the time required for the disappearance, melting, or freezing of moisture can be accurately predicted. Therefore, the prediction accuracy of the moisture state can be increased.
  • the moisture information may include temperature information indicating the temperature of the detected moisture.
  • the temperature of moisture on the road surface can be acquired by including temperature information, and the time required for the disappearance, melting, or freezing of moisture can be accurately predicted. Therefore, the prediction accuracy of the moisture state can be increased.
  • the moisture information may include light absorption information indicating the absorption rate of sunlight by the detected moisture.
  • the temperature, the humidity, the wind speed, the amount of sunlight, and the atmospheric pressure at the position indicated by at least one of the plurality of position information collected by the collection unit You may provide the 1st acquisition part which acquires the environmental information which shows at least one.
  • the road surface state prediction system further includes a second acquisition unit that acquires weather information indicating weather at a position indicated by at least one of the plurality of position information collected by the collection unit. You may prepare.
  • the road surface condition prediction system further determines whether the detected moisture is water, ice, snow, or a mixed state thereof, thereby detecting the detected moisture.
  • the moisture state can be predicted more accurately based on past data.
  • the determination unit may further determine the extent of spread on the road surface of water, ice, snow, or a mixed state thereof.
  • the amount of water on the road surface can be estimated, and the time required for water loss, thawing or freezing can be accurately predicted. Therefore, the prediction accuracy of the moisture state can be increased.
  • the determination unit may be mounted on each of the plurality of moving objects.
  • the second acquisition unit acquires a plurality of weather information at a plurality of times after a time when moisture on the road surface at the position indicated by the position information is detected, and the storage unit acquires the second acquisition A plurality of weather information acquired by the unit may be accumulated.
  • the storage unit may further update the state information based on the weather information.
  • the update interval is, for example, several seconds to several days, but is not limited to this.
  • the storage unit may store the state information collectively for each movement path of the plurality of moving objects.
  • the road surface state prediction system further includes a third acquisition unit that acquires modification information related to road modification, and the storage unit stores the state information based on the modification information. It may be updated.
  • the road surface state prediction system may further include a notification unit that notifies a prediction result by the prediction unit.
  • the determination unit determines whether or not a road can pass based on a prediction result by the prediction unit, and the determination unit determines that the vehicle cannot pass.
  • a search unit that searches for a detour, and the notification unit may further notify the detour searched by the search unit.
  • the road surface state prediction system may further include a distribution unit that distributes distribution information including a prediction result by the prediction unit.
  • Such a configuration makes it possible to distribute the prediction results to other vehicles, road managers, traffic managers, traffic information operators, transport operators, postal operators, and the like.
  • a driving support system is based on the road surface state prediction system, a receiving terminal that is mounted on a vehicle and receives the distribution information, and distribution information received by the receiving terminal. And a control unit for supporting automatic driving of the vehicle.
  • a driving support system may include the road surface state prediction system and a control unit that supports automatic driving of the vehicle based on a prediction result by the prediction unit.
  • each of the plurality of moving bodies detects moisture on the road surface of the road on which the mobile body is traveling, and includes moisture information on the water on the road surface, Position information indicating the position of the road surface on which moisture is detected is collected from each of the plurality of moving bodies, and the road surface at the position indicated by at least one of the collected plurality of position information among the plurality of collected moisture information. Based on moisture information obtained by detecting moisture on a certain target road surface, a moisture state of the target road surface at a time after the time when moisture on the target road surface is detected is predicted.
  • Such a configuration makes it possible to accurately predict the moisture state on the road surface. Further, since moisture information is collected from each of the plurality of moving bodies, for example, when a plurality of moving bodies are traveling on different roads, a wide range of moisture information can be collected. In addition, when a plurality of mobile bodies pass the same road at different time zones, the amount of information with respect to changes in the moisture state on the road surface can be increased. Thereby, the prediction precision of a moisture state can be improved.
  • a data distribution method distributes distribution information including a prediction result predicted by the road surface state prediction method.
  • Such a configuration makes it possible to distribute the prediction result to other vehicles, road managers, traffic managers, traffic information providers, transport operators, postal operators, and the like.
  • the road surface state prediction system in this indication may estimate the water state of the present road surface based on the moisture information acquired in the past and the history of the weather information until now.
  • the estimation of the moisture state of the current road surface is also unified by the expression “prediction” as in the prediction of the future moisture state.
  • the expression “prediction” is also used for the estimation of the road surface state not only at the present time but also in the future from the time when the moisture information is acquired and at a time earlier than the present.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an outline of a road surface state prediction system 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 1 schematically shows a state in which two mobile bodies 1A and 1B are traveling on the road 3.
  • the road 3 continues on the bridge 4 and through the tunnel exit 5 into the tunnel.
  • the moving body 1A is about to cross the bridge 4, and the moving body 1B has just come out of the exit 5 of the tunnel.
  • the mobile bodies 1A and 1B are specifically vehicles such as a four-wheeled vehicle or a two-wheeled vehicle, and are traveling on the road 3. Note that at least one of the moving bodies 1A and 1B may be a flying body called a drone.
  • the moving bodies 1 ⁇ / b> A and 1 ⁇ / b> B acquire moisture information related to moisture on the road surface by detecting moisture on the road surface of the road 3 while traveling on the road 3.
  • the mobile bodies 1A and 1B transmit or receive information by communicating with the information center 2 wirelessly.
  • the information center 2 receives the information transmitted from the mobile units 1A and 1B and processes the received information.
  • the information center 2 is an information processing apparatus such as a computer.
  • the road surface state prediction system 1 includes a plurality of moving bodies including moving bodies 1A and 1B, and an information center 2. Below, the specific structural example of the component with which the road surface state prediction system 1 is provided is demonstrated in detail.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a minimum configuration of the road surface state prediction system 1 according to the present embodiment.
  • the moving body 1 ⁇ / b> A includes a moisture information acquisition unit 110 and a position information acquisition unit 120. Note that the moving body 1A and the moving body 1B have the same configuration. For this reason, below, the structure of 1 A of mobile bodies is demonstrated.
  • the moisture information acquisition unit 110 acquires moisture information on moisture on the road surface by detecting moisture on the road surface of the road 3 on which the moving body 1A is passing.
  • the moisture information acquisition unit 110 is realized by a sensor module that detects moisture, a signal processing circuit that processes an output signal from the sensor module, and the like.
  • the moisture information acquisition unit 110 periodically and repeatedly acquires moisture information and position information as the mobile body 1A moves. This acquisition is performed at a frequency of once per second, for example. The frequency may be changed according to the speed of the moving body 1A.
  • the moisture information specifically includes at least one of thickness information, temperature information, and light absorption information.
  • the thickness information is information indicating the thickness of moisture on the road surface.
  • the temperature information is information indicating the temperature of moisture on the road surface.
  • the light absorption information is information indicating the absorption rate of sunlight due to moisture on the road surface.
  • the moisture information includes state information indicating the state of moisture on the road surface.
  • the state information indicates whether it is dry, water, snow or ice, or a mixture of two or more of these.
  • the state information is expressed as a ratio of each of dry, water, snow, and ice. Each ratio is determined such that, for example, the sum of the drying ratio, the water ratio, the snow ratio, and the ice ratio is 1.
  • the state information corresponds to the determination result of the water state obtained by determining whether the detected water is water, ice, snow or a mixed state thereof.
  • the position information acquisition unit 120 acquires position information indicating the position of the road surface where moisture is detected.
  • the position information acquisition unit 120 is realized by, for example, a GPS (Global Positioning System) receiver.
  • the position information is represented by latitude and longitude, for example.
  • the position information may further include an altitude.
  • the mobile 1A includes a communication unit that communicates with the information center 2 wirelessly.
  • the acquired moisture information and position information are transmitted to the information center 2 by the communication unit.
  • the moving body 1A may include a memory for storing moisture information and position information.
  • a memory for example, a plurality of moisture information and a plurality of position information acquired at different times are stored in association with each time.
  • the information center 2 includes a collection unit 210 and a prediction unit 220.
  • the collecting unit 210 collects moisture information and position information from each of the plurality of moving bodies 1A and 1B.
  • the collection unit 210 is a communication interface, for example. Specifically, the collection unit 210 collects moisture information and position information as needed by communicating wirelessly with each of the plurality of mobile bodies 1A and 1B. Alternatively, when moisture information and position information are stored in a memory included in the moving body 1A, the collection unit 210 collects a plurality of moisture information and a plurality of position information by reading from the memory. Also good.
  • the prediction unit 220 is obtained by detecting moisture on the target road surface, which is a road surface at a position indicated by at least one of the plurality of position information collected by the collection unit 210 among the plurality of moisture information collected by the collection unit 210. Based on the obtained moisture information, the moisture state of the target road surface at a time after the time when the moisture on the target road surface is detected is predicted.
  • the target road surface is a road surface at a position set as a target position for prediction by, for example, a user or a road manager. When the position information indicating the set position is not included in the plurality of position information collected by the collection unit 210, position information indicating the position closest to the designated position may be used.
  • the time when moisture on the target road surface is detected may be referred to as “detection time”.
  • a time that is later than the detection time and is a target of prediction may be referred to as “target time”.
  • the target time is, for example, the current time when the prediction unit 220 performs prediction.
  • the target time may be a time after the current time or a time before the current time. That is, in the present embodiment, even if the target time is a past time from the current time, the prediction unit 220 “predicts” the moisture state of the target road surface at the past time.
  • the prediction unit 220 is realized by a nonvolatile memory in which a program is stored, a volatile memory that is a temporary storage area for executing the program, an input / output port, a processor that executes the program, and the like.
  • FIG. 3 is a block diagram showing another configuration of the road surface state prediction system of the present exemplary embodiment.
  • the road surface state prediction system 1a shown in FIG. 2 is different from the road surface state prediction system 1 shown in FIG. 2 in that the information center 2 newly includes a storage unit 230 and a storage unit 240.
  • the accumulation unit 230 accumulates the state information indicating the moisture state and the position information in association with each other. Specifically, the storage unit 230 associates the state information and the position information with each other and stores them in the storage unit 240 as the storage data 241. An example of the data structure of the accumulated data 241 will be described later with reference to FIG.
  • the storage unit 240 is a magnetic recording device such as an HDD (Hard Disk Drive), an optical disc such as a BD (Blu-ray (registered trademark) Disc), or a flash memory.
  • Stored data 241 is stored in the storage unit 240.
  • the accumulated data 241 is updated by the accumulation unit 230 as needed.
  • the prediction unit 220 reads the accumulated data 241 from the storage unit 240 at the timing specified by the user, and the state information on the target road surface included in the read accumulated data 241. Based on the above, the moisture state of the road surface at the target time is predicted. As described above, since the accumulated data 241 is stored in the storage unit 240, prediction can be performed at an arbitrary timing.
  • FIG. 4 is a block diagram showing another configuration of the road surface state prediction system according to the present exemplary embodiment.
  • the road surface state prediction system 1b shown in FIG. The difference is that the information acquisition unit 250 is provided.
  • the environment information acquisition unit 130 is an example of a first acquisition unit that acquires environment information. Specifically, the environment information acquisition unit 130 measures the environment around the moving body 1A at the position and time at which the moisture on the road surface is detected while the moving body 1A is traveling on the road 3. Get information.
  • Environmental information is information indicating at least one of temperature, humidity, wind speed, amount of sunlight, and atmospheric pressure at a position indicated by at least one of a plurality of position information collected by the collection unit 210.
  • the environment information acquisition unit 130 is realized by means for measuring a physical quantity to be measured such as a temperature sensor, a humidity sensor, a wind speed sensor, an illuminance sensor, an atmospheric pressure sensor, a precipitation sensor, and a wind speed sensor mounted on the moving body 1A.
  • the measurement accuracy of a wind speed can be improved by providing both a wind speed sensor and a vehicle speed sensor.
  • moisture information, position information, and environmental information are associated with each other and transmitted to the information center 2.
  • the weather information acquisition unit 250 is an example of a second acquisition unit that acquires weather information.
  • the weather information acquisition unit 250 acquires weather information at the detection time, for example. Further, the weather information acquisition unit 250 acquires a plurality of weather information at a plurality of times after the detection time. Specifically, the weather information acquisition unit 250 may periodically acquire weather information during a period from the detection time to the target time (for example, N hours after the current time). For example, the weather information acquisition unit 250 may acquire weather information every hour.
  • the weather information acquisition unit 250 acquires weather information from a public organization such as the Japan Meteorological Agency or a private organization, for example.
  • the weather information is information indicating the weather at the position indicated by at least one of the plurality of position information collected by the collection unit 210.
  • the weather information is information indicating weather such as sunny, cloudy, rainy, snowy, or foggy.
  • the weather information may include not only the weather but also at least one of temperature, precipitation, snowfall, wind direction, sunshine duration, humidity, and atmospheric pressure.
  • the weather information may include dew point temperature, vapor pressure, cloud cover, total solar radiation, and the like.
  • the weather information after the present time is weather prediction information based on the weather forecast.
  • the road surface state prediction system 1b shown in FIG. 4 includes the weather information acquisition unit 250, so that it is possible to accurately predict a change in moisture state due to weather. Furthermore, the road surface state prediction system 1b includes the environmental information acquisition unit 130, so that it is possible to obtain more detailed environmental information for each road position than the weather information. For this reason, it becomes possible to predict the change in the moisture state of the road surface at each position with higher accuracy.
  • machine learning may be performed using weather information and environmental information as input data. Thereby, it becomes possible to estimate the environmental information for each position of the road based on the weather information, and it is possible to further improve the prediction accuracy of the change in the moisture state of the road surface.
  • the weather information acquired by the weather information acquisition unit 250 may be used as the environment information.
  • FIG. 5 is a block diagram showing another configuration of the road surface state prediction system according to the present exemplary embodiment.
  • the moving body 1A compared to the road surface state prediction system 1b shown in FIG. 4, the moving body 1A newly includes a friction coefficient measurement unit 140, a pressurization unit 150, and an unevenness measurement unit 160. Is different. Furthermore, the road surface state prediction system 1c is different from the road surface state prediction system 1b in that the information center 2 includes a prediction unit 260 that newly predicts a friction coefficient.
  • the friction coefficient measurement unit 140 measures the friction coefficient of the road surface on which the moving body 1A is passing.
  • the friction coefficient measuring unit 140 is a sensor that measures the tension applied to the string in a state where the string with a weight at the tip is hung on the road, for example.
  • the sensor can measure the friction coefficient of the road surface by measuring the force with which the string is pulled by the friction with the road surface.
  • the friction coefficient measuring unit 140 may calculate the friction coefficient based on the slip ratio of the automobile tire itself. By acquiring the friction coefficient and the moisture information in association with each other, it is possible to grasp the relationship between the moisture information and the friction coefficient at each position on the road surface. Thereby, in the information center 2, the prediction unit 260 can predict the friction coefficient of the road surface at a time after the time when the friction coefficient is measured. By knowing the coefficient of friction of the road, it is possible to drive a safer vehicle.
  • the pressurizing unit 150 applies pressure to the road surface on which the moving body 1A is passing.
  • the unevenness measuring unit 160 measures changes in the surface unevenness of the road surface before and after the pressurization by the pressurizing unit 150. Thereby, it becomes possible to measure the hardness of the water
  • the pressurizing unit 150 is an automobile tire.
  • the unevenness measuring unit 160 measures surface unevenness on the road surface before and after the tire.
  • the pressurizing unit 150 may be, for example, an ultrasonic transmission source that outputs ultrasonic waves or a release mechanism that discharges compressed air.
  • the road surface can be instantaneously pressurized.
  • the unevenness measuring unit 160 is, for example, a TOF (Time Of Flight) type camera, a self-luminous type infrared camera, and a signal processing circuit that processes a signal output from the TOF type camera or the infrared camera. It may be realized with.
  • the unevenness measuring unit 160 may calculate the surface unevenness based on the amount of scattered light from the road surface of the irradiated light.
  • the unevenness measuring unit 160 may be realized by a distance measuring device such as a millimeter wave radar, an ultrasonic radar, or a laser light radar, and a processing circuit for processing a measurement result.
  • the unevenness measuring unit 160 may measure the surface unevenness from the time change of the distance between the road surface on which the moving body 1A is traveling on the road and the moving body 1A.
  • the unevenness measuring unit 160 may be provided at a position where both the road surface in front of the tire and the road surface after the tire enter the field of view. Thereby, the road surface hardness is measured by one pressurization unit 150 (specifically, one tire) and one unevenness measurement unit 160 (specifically, one TOF type camera or the like). It becomes possible.
  • the unevenness measuring unit 160 may use a wide area behind the tire as a measurement target area. Specifically, the unevenness measuring unit 160 measures the surface unevenness of both the road surface through which the tire has passed, that is, the road surface pressurized by the tire and the road surface not in contact with the tire. And the unevenness
  • a method of measuring the amplitude by vibrating the road surface may be used in addition to the method of measuring the change in the uneven shape before and after pressurization. As a result, it is effective in improving the discrimination accuracy between snow and ice.
  • a sound source such as an ultrasonic transmission source or a speaker can be used, as in the pressurization unit 150.
  • the moving body 1A road surface friction coefficient and surface information indicating surface irregularities are acquired.
  • the surface information may indicate only one of the friction coefficient and the surface unevenness.
  • the moving body 1A may not include the friction coefficient measurement unit 140, and may not include the pressurization unit 150 and the unevenness measurement unit 160.
  • moisture information, position information, environment information, and surface information are transmitted to the information center 2.
  • the prediction unit 260 predicts the friction coefficient of the road surface at a time after the time when the friction coefficient or the surface unevenness is measured based on the surface information. Specifically, the prediction unit 260 predicts the friction coefficient of the target road surface at the target time. For example, the prediction unit 260 predicts a change from the friction coefficient at the measurement time, which is the friction coefficient indicated by the surface information, based on the moisture state of the road surface predicted by the prediction unit 220.
  • the prediction unit 260 calculates a value smaller than the friction coefficient at the measurement time as the friction coefficient at the target time. .
  • the prediction unit 260 calculates a value larger than the friction coefficient at the measurement time as the friction coefficient at the target time.
  • the prediction unit 260 calculates a value larger than the friction coefficient at the measurement time as the friction coefficient at the target time.
  • the road surface friction coefficient at the target time is predicted, so that safe driving of the automobile can be realized.
  • FIG. 6 is a block diagram showing another configuration of the road surface state prediction system according to the present exemplary embodiment.
  • the road surface state prediction system 1d shown in FIG. 6 is different from the road surface state prediction system 1b shown in FIG. 4 in that the moving body 1A does not include the environment information acquisition unit 130, and the control unit 170 and the movement speed measurement unit 180. And the time acquisition unit 190 are different. Further, in FIG. 6, detailed configurations of the moisture information acquisition unit 110 and the position information acquisition unit 120 are illustrated.
  • 1 A of moving bodies shown in FIG. 6 may be provided with the environment information acquisition part 130.
  • the moving body 1A illustrated in FIG. 6 may include the friction coefficient measuring unit 140, the pressing unit 150, and the unevenness measuring unit 160 illustrated in FIG.
  • the moisture information acquisition unit 110 includes a near-infrared light source unit 111, a light detection unit 112, a radiation temperature measurement unit 113, and a determination unit 114.
  • the moisture information acquisition unit 110 spot-detects moisture on the road surface based on the intensity of scattered and reflected light from the road surface of infrared light.
  • a region irradiated with infrared light is a moisture detection target area, that is, a measurement area.
  • the near-infrared light source unit 111 emits near-infrared light. Specifically, the near-infrared light source unit 111 emits near-infrared light toward the road surface of the road on which the moving body 1A is passing.
  • the near-infrared light source unit 111 is, for example, a solid light emitting element such as an LED (Light Emitting Diode) or a laser element.
  • the light detection unit 112 receives the scattered reflected light from the road surface of the near infrared light emitted from the near infrared light source unit 111. The moisture is detected based on the intensity of the scattered reflected light.
  • the light detection unit 112 is realized by a photoelectric conversion element such as a photodiode or a phototransistor, for example.
  • the emission direction of the near infrared light is, for example, in front of the moving body 1A and a traveling zone in which the moving body 1A is traveling, but is not limited thereto.
  • the irradiation direction of the near infrared light may be behind the moving body 1A.
  • the irradiation direction of the near infrared light may be the left side or the right side of the moving body 1A.
  • the near-infrared light is applied not to the own lane in which the moving body 1A is traveling, but to other lanes such as an oncoming lane, a central separation zone, a roadside zone, a bicycle lane, or a sidewalk. Thereby, it is possible to detect the moisture state of the road surface of the other traffic zone such as the opposite lane instead of the own lane.
  • a plurality of sets of the near infrared light source unit 111 and the light detection unit 112 may be mounted on the moving body 1A. Thereby, the moisture state of the road surface of a some traffic zone is detectable.
  • Radiation temperature measurement unit 113 measures the temperature of the road surface.
  • the radiation temperature measurement unit 113 is, for example, a non-contact temperature sensor, and measures the temperature of the road surface by measuring the amount of infrared radiation radiated from the road surface.
  • the determining unit 114 determines whether the moisture indicated by the moisture information is water, ice, snow, or a mixed state thereof. Specifically, the determination unit 114 determines the moisture state by determining whether the moisture state on the road surface is dry, water, ice or snow, or a mixture of two or more of these. Generate status information to indicate.
  • the discriminating unit 114 discriminates the extent of spread on the road surface of water, ice, snow, or a mixed state thereof.
  • the extent of the spread is represented by an area or the like.
  • the determination unit 114 is realized by a nonvolatile memory in which a program is stored, a volatile memory that is a temporary storage area for executing the program, an input / output port, a processor that executes the program, and the like. Note that the determination unit 114 may be realized using the same hardware resources as the control unit 170.
  • the spot-type moisture information acquisition unit 110 can acquire moisture information at a plurality of positions.
  • the spot-type moisture information acquisition unit 110 has a cheaper and smaller configuration than the two-dimensional moisture information acquisition unit.
  • the two-dimensional moisture information acquisition unit detects moisture for each light receiving region using a light receiving element in which a plurality of light receiving regions are arranged in a matrix. Thereby, the two-dimensional distribution of the moisture content can be acquired as moisture information.
  • the moving body 1A may include a two-dimensional moisture information acquisition unit. Thereby, the precision which measures the spread of moisture can be raised.
  • the moving body 1A includes the spot-type moisture information acquisition unit 110
  • a plurality of pieces of moisture information in which a part of the measurement area overlaps may be acquired.
  • by performing sub-pixel shift super-resolution processing using a plurality of pieces of moisture information in which a part of the measurement area overlaps it is possible to obtain a higher-resolution moisture amount distribution information.
  • the size of the measurement area is, for example, 5 cm or more in width. Thereby, it becomes possible to measure the moisture state of the road surface with high accuracy.
  • the size of the measurement area may be 10 cm or more in width. Thereby, it becomes possible to grasp
  • the moisture information on the road surface may be acquired one or more times.
  • the measurement interval (sampling rate) of the moisture information acquisition unit 110 may be 1.8 ms or less. Thereby, the measurement of 1 time or more can be performed for every movement of 5 cm.
  • the measurement interval of the moisture information acquisition unit 110 may be 0.3 ms or less. Thereby, the measurement of 1 time or more can be performed for every movement of 1 cm.
  • the location information acquisition unit 120 includes a GPS receiver 121 as shown in FIG.
  • the GPS receiver 121 acquires position information by receiving radio waves from GPS satellites.
  • the control unit 170 controls each component included in the moving body 1A.
  • the control unit 170 is realized by a nonvolatile memory in which a program is stored, a volatile memory that is a temporary storage area for executing the program, an input / output port, a processor that executes the program, and the like.
  • the moving speed measuring unit 180 measures the moving speed of the moving body 1A.
  • the movement speed measurement unit 180 is realized by, for example, a sensor that detects the rotation speed of the wheel, and calculates the movement speed of the moving body 1A based on the detected rotation speed.
  • the moving speed measurement unit 180 may calculate the moving speed of the moving body 1 ⁇ / b> A based on the position information from the GPS receiver 121. Further, the moving speed measuring unit 180 may calculate the moving speed from both the position information by the GPS receiver 121 and the rotational speed detected by the sensor provided on the wheel.
  • the time acquisition unit 190 is a timer that acquires time.
  • FIG. 7 is a flowchart showing moisture information acquisition processing by the road surface condition prediction system 1d according to the present embodiment. Specifically, FIG. 7 shows a detection process of the moisture state of the road surface in the moving body 1A.
  • the control part 170 starts the detection process of the moisture state of a road surface. For example, the control unit 170 starts the moisture state detection process at the timing when the moving body 1A starts moving.
  • the control unit 170 operates the time acquisition unit 190 simultaneously with starting the moisture state detection process, and records the detection process start time in the memory.
  • step S11 the position information acquisition unit 120 acquires position information. Specifically, the GPS receiver 121 acquires position information.
  • step S12 the moving speed measuring unit 180 measures the moving speed. Note that the movement speed measurement process need not be performed.
  • the moisture information acquisition unit 110 detects moisture and determines the moisture state. Specifically, based on the control by the control unit 170, the light near the absorption peak of water is irradiated on the road surface as absorbed light from the near-infrared light source unit 111, and the scattered reflected light of the absorbed light from the road surface is detected by the light detection unit. 112 receives light. The determination unit 114 stores the intensity of received light in a memory. Next, based on the control by the control unit 170, the road surface is irradiated with light other than the water absorption peak from the near-infrared light source unit 111 as reference light, and the light detection unit 112 emits scattered reflected light of the reference light from the road surface. Receive light. The determination unit 114 stores the intensity of received light in a memory.
  • the discriminating unit 114 discriminates the presence or absence of water, ice and snow based on the intensity value stored in the memory.
  • the discrimination unit 114 discriminates between water and ice based on the road surface temperature value measured by the radiation temperature measurement unit 113. Further, by measuring the intensity of the light absorbed by the road surface or the scattered reflected light of the reference light, the absorption rate of sunlight by moisture can be obtained. Note that a visible light receiving device such as a camera may be used as a means for measuring sunlight absorption. Thereby, the change rate of evaporation, melting, and snow melting can be calculated with higher accuracy.
  • step S14 the determination unit 114 determines whether the moisture state of the road surface has changed.
  • a change in the moisture state is a change from one state of dryness, water, snow, and ice to another state.
  • the determination unit 114 determines whether or not there is a change by comparing the determination result based on the detection of the immediately preceding moisture and the current determination result.
  • step S15 the controller 170 determines whether or not the moving speed of the moving body 1A has changed. If it is determined in step S15 that there is no change in the moving speed (No), the process returns to step S12 and the above-described processing is repeated. When there is no change in the moisture state or the moving speed, the data immediately before can be used, so that the data need not be accumulated.
  • step S16 if it is determined in step S14 that there is a change in the moisture state (Yes), or if it is determined in step S15 that there is a change in the moving speed (Yes), the control unit 170 includes a time acquisition unit. Time information is acquired from 190.
  • step S17 the accumulation unit 230 accumulates data such as state information indicating a moisture state.
  • the moving body 1A transmits time information, position information, state information, and speed information to the information center 2 via a communication unit (not shown).
  • the collection unit 210 acquires the transmitted time information, position information, state information, and speed information.
  • the storage unit 230 stores time information, position information, state information, speed information, and weather information in association with each other in the storage unit 240.
  • the weather information is information indicating the weather on the date and time indicated by the time information acquired by the weather information acquisition unit 250.
  • data may be accumulated in a storage unit included in the mobile body 1A.
  • step S18 it is determined whether or not the moisture state detection process is completed. If it is determined in step S18 that the detection process is not completed, the process returns to step S11 and the above-described process is repeated. Whether or not the moisture state detection process is completed is controlled based on information indicating that the moving body 1A has finished moving along a preset route, or that the moving body 1A has stopped moving. The unit 170 determines.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of accumulated data 241 accumulated in the storage unit 240 of the road surface state prediction system 1d according to the present embodiment.
  • time information indicating date and time For example, in the accumulated data 241, time information indicating date and time, position information, state information indicating the moisture state of the road surface, and speed information indicating the moving speed are associated with each other. Further, as weather information, weather, temperature, precipitation, snowfall, wind direction, sunshine duration, humidity, and atmospheric pressure information are associated.
  • any time point on the road can be obtained by multiplying the time calculated from the time information by the moving speed. You can know the moisture distribution at.
  • the accumulated data 241 may include not only the information collected by the collection unit 210 but also a prediction result by the prediction unit 220.
  • the storage unit 230 may store the prediction result at the target time and the target position as state information in association with the weather information at the target time in the storage unit 240.
  • FIG. 9 is a flowchart showing an example of a road surface moisture state prediction process by the road surface state prediction system 1d according to the present embodiment.
  • step S21 one or more candidate points to be predicted are set.
  • Candidate points are represented by a set of latitude and longitude.
  • the prediction unit 220 displays a candidate point input screen or selection screen on a display or the like, and accepts a selection from the user.
  • Selection candidates to be displayed on the selection screen are, for example, positions indicated by all position information included in the accumulated data 241.
  • the prediction unit 220 may set a candidate point by displaying a map and selecting a position on the map.
  • the prediction unit 220 may display an input screen for directly inputting latitude and longitude, the name of a candidate location, a road management number, or the like.
  • step S22 the prediction unit 220 selects one of the one or more candidate points set in step S21, and acquires the latitude and longitude of the selected candidate point.
  • the candidate point selected in step S22 is the target position to be predicted.
  • the prediction unit 220 acquires past road surface state information at the target position. Specifically, the prediction unit 220 reads data corresponding to the latitude and longitude of the target position from the accumulated data 241 stored in the storage unit 240. Specifically, the prediction unit 220 acquires time information, state information, and weather information of the target position.
  • step S24 the weather information acquisition unit 250 acquires weather information up to the current time at the target position.
  • the target time for prediction is a time that is past the current time
  • the weather information acquisition unit 250 acquires the weather information up to the target time at the target position.
  • step S25 the weather information acquisition unit 250 acquires weather prediction information N hours after the current time.
  • the weather forecast information is so-called weather forecast or the like, and the weather information acquisition unit 250 acquires it from the Japan Meteorological Agency or the like.
  • step S26 the prediction unit 220 predicts the water state of the road surface at the current time based on the past water state of the road surface and the weather information up to the current time.
  • step S27 the prediction unit 220 predicts the moisture state of the road surface after N hours at the target position by executing a predetermined algorithm.
  • the detailed algorithm of the prediction process in steps S26 and S27 will be described later with reference to FIG.
  • step S28 the prediction unit 220 determines whether there is a candidate point that has not yet been predicted among the one or more candidate points for prediction set in step S21. If there is a candidate point that has not been predicted (Yes), the process returns to step S22 and the above-described processing is repeated.
  • step S29 the prediction unit 220 creates prediction data that summarizes the prediction results for each point.
  • the prediction data may be represented by a combination of position information and a prediction result so that it can be easily handled as information. Or in order to improve the browsing property of information, you may display a prediction result on a map.
  • a change in moisture distribution is predicted from the moisture condition, moisture distribution and weather information on the latest road surface, and current weather information. Basically, if the most recently detected water is water, then there will be no rain and snow, and if the temperature rises, the water will gradually decrease due to evaporation. At this time, if the detected water range is wide, it takes time to disappear, and if it is narrow, the water disappears quickly.
  • the weather information at the time when the moisture information is acquired is also referred to.
  • the road surface temperature is less than 0 ° C, the snow condition is maintained, and if the road surface temperature exceeds 0 ° C, snow melting begins. In this state, when the road surface temperature falls below 0 ° C. due to weather changes, the road surface freezes.
  • prediction can be performed by machine learning of the relationship between the road surface state and the weather information shown in FIG. Whichever prediction method is used, it is possible to increase the prediction accuracy by knowing whether the road surface state is dry, water, snow, or ice, and the ratio of each region.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a prediction algorithm of the road surface state prediction system according to the present embodiment.
  • step S101 the prediction unit 220 reads an initial road surface ratio (Rd, Rw, Rs, Ri).
  • the subscripts d, w, s, and i indicating the road surface ratio indicate dryness, wetness, snow accumulation, and freezing, respectively.
  • Rd + Rw + Rs + Ri 1. That is, the total value of the road surface ratio is 1.
  • the prediction unit 220 acquires, from the accumulated data 241, the ratio of water, snow and ice at the prediction target position as the road surface ratio.
  • step S102 the prediction unit 220 reads weather information. Specifically, the prediction unit 220 reads the weather information from the current time until N hours after acquired by the weather information acquisition unit 250 in steps S24 and S25.
  • the prediction unit 220 sets the weather correction coefficients Cf, Cc, Cr, and Cs.
  • Subscripts f, c, r, and s of symbols indicating the weather correction coefficient are sunny, cloudy, rainy, and snow, respectively.
  • the set value may be updated to an optimal value as needed by performing machine learning for each predicted point after giving an initial value. Thereby, prediction with higher accuracy is possible.
  • step S104 the prediction unit 220 sets the snowfall amount As.
  • the snowfall amount As is the snowfall amount [cm] included in the weather information read in step S102.
  • step S105 the prediction unit 220 sets the rainfall amount Ar.
  • the rainfall amount Ar is the rainfall amount [mm] included in the weather information read in step S102.
  • step S106 the prediction unit 220 sets the temperature T.
  • the temperature T is the temperature [° C.] included in the weather information read in step S102.
  • the weather information does not include at least one of snowfall, rainfall, and temperature, the corresponding steps may be omitted. Further, when a plurality of pieces of weather information having different times are read in step S102, the snowfall amount, the rainfall amount, and the temperature are set for each time.
  • the prediction unit 220 calculates the moisture state using each of the snowfall amount, the rainfall amount, and the initial road surface ratio, the weather correction coefficient, and the temperature. Note that the order in which steps S107 to S109 are executed is not particularly limited, and may be executed simultaneously in parallel processing.
  • the prediction unit 220 calculates the amount of snow of the snowfall amount As that transitions to water. For example, a model is used in which the amount of snow does not change if the temperature T is less than 0 ° C., and changes to water in proportion to the temperature T when the temperature T exceeds 0 ° C. The prediction unit 220 corrects the amount of change from snow to water by multiplying the changed amount of snow by a weather correction coefficient.
  • the prediction unit 220 calculates the amount of rain of the rainfall amount Ar disappearing or transitioning to ice. For example, a model is used in which if the temperature T is less than 0 ° C., it changes to ice in proportion to the absolute value of the temperature T, and water disappears in proportion to the temperature T when the temperature T exceeds 0 ° C. The prediction unit 220 multiplies the amount of changed water by a weather correction coefficient to correct the amount of change from water to ice or the amount of water lost.
  • step S109 the prediction unit 220 calculates the amount by which each of the initial road surface ratios Rd, Rw, Rs, and Ri changes due to the water state transition.
  • step S109 calculation can be performed based on the same model as in steps S107 and S108.
  • step S110 the prediction unit 220 integrates the amount of water state obtained by calculation in steps S107, S108, and S109 for each state of water, snow, and ice.
  • step S111 the prediction unit 220 calculates the ratio of drying, wetting, snow accumulation, and freezing.
  • the drying ratio is a value obtained by subtracting the sum of the ratios of wetness, snow accumulation and freezing from 1.
  • the prediction algorithm shown in FIG. 10 is an example using weather information and an initial road surface ratio indicating the magnitude of moisture distribution, and is not limited to this.
  • a technique for changing the moisture state transition model, adding a parameter for calculation, or machine learning may be applied. It goes without saying that more accurate prediction is possible by making appropriate changes.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a prediction result of the moisture state.
  • Each row in FIG. 11A shows the value for each step described in FIG.
  • a predicted value (specifically, a predicted road surface ratio) is shown at the bottom of FIG.
  • FIG. 11 (b) it can be seen that an increase in snow accumulation due to snowfall and a transition to freezing of the wet region can be predicted.
  • the method of predicting the transition of the road surface ratio of dry: wet: snow cover: freezing has been described, but the same method is also used for the method of predicting the transition of the road surface moisture thickness and temperature.
  • prediction is started based on the initial moisture thickness information on the road surface and weather information, and the future is predicted based on information such as snowfall, rainfall, and temperature.
  • the water temperature is predicted based on a value obtained by multiplying the solar light absorption rate by the water surface and the amount of solar radiation, and the water state of the road surface is predicted from the water temperature. Is possible.
  • information indicating the moisture temperature on the road surface at the time measured by the moisture information acquisition unit 110 is also an important index for prediction.
  • the road surface state prediction system 1 can predict the road surface water state with high accuracy while having a simple configuration including the spot type water information acquisition unit 110. Furthermore, in the road surface condition prediction system 1 according to the present embodiment, the storage unit 230 of the information center 2 may have a function of updating the stored information.
  • FIG. 12 is a flowchart showing information update processing by the road surface condition prediction system 1d according to the present embodiment.
  • the storage unit 230 starts an information update process at a predetermined timing such as every hour.
  • the accumulating unit 230 determines whether or not the information indicating the moisture state of the road surface has been updated within a predetermined time at a specific point.
  • the predetermined time is, for example, 1 hour.
  • the storage unit 230 determines whether or not the collection unit 210 has acquired position information indicating a specific point and state information associated with the position information from any of a plurality of moving objects. .
  • the accumulation unit 230 determines that the information has been updated when the collection unit 210 has acquired the position information indicating the specific point and the state information associated with the position information.
  • step S41 If it is determined in step S41 that the information has been updated (Yes), it means that the state information indicating the moisture state of the road surface has been updated recently, and thus the information update process is terminated.
  • step S41 If it is determined in step S41 that the information has not been updated (No), the weather information acquisition unit 250 acquires the weather information up to the current time in step S42.
  • step S43 the prediction unit 220 predicts the water state of the road surface at the current time based on the past water state of the road surface and the weather information up to the current time.
  • the specific process is the same as the process in step S26.
  • the prediction unit 220 predicts the moisture state based on the prediction algorithm shown in FIG.
  • step S44 the storage unit 230 stores the current road surface state predicted by the prediction unit 220 in the storage unit 240 as state information.
  • the information update process ends.
  • the storage unit 230 with an information update function, the stored data 241 can be maintained as highly fresh information that is updated every predetermined time. Thereby, the prediction unit 220 can perform highly accurate prediction. Even when the state information and position information are not newly collected from the moving body, the moisture state of the road surface is updated every predetermined time, so that it can always be used as prediction data for a new moisture state. .
  • FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of the road surface state prediction system 301 according to the present embodiment.
  • the road surface state prediction system 301 is different from the road surface state prediction system 1 illustrated in FIG. 2 in that a distribution unit 370 is newly provided.
  • the information center 2 includes a distribution unit 370.
  • the distribution unit 370 distributes distribution information including a prediction result by the prediction unit 220.
  • the delivery destination is a traveling vehicle, a road manager, a traffic manager, a traffic information company, a transportation company, a mail company, or the like.
  • the distribution unit 370 when receiving a distribution request from a distribution destination, distributes distribution information as a response to the distribution request.
  • the distribution information may include not only the prediction result but also driving availability information indicating whether automatic driving is possible.
  • the driving availability information may include not only the availability of automatic driving but also the difficulty level of manual driving. For example, information indicating the degree of difficulty in passing, the degree of increase in accident probability, or the speed limit may be included in the driving availability information.
  • the driving availability information may indicate the degree of difficulty of driving for each type of vehicle. For example, the driving availability information may indicate that a vehicle equipped with studless tires can pass due to snow on the road surface, but a vehicle equipped with normal tires cannot pass.
  • the driving availability information includes factors that may hinder automatic driving or manual driving, such as the presence or absence of white lines, the visibility of white lines due to snow, the presence or absence of roads or cracks, the presence or absence of falling rocks or fallen trees, and the occurrence of fog.
  • Information to indicate may be included. These pieces of information are acquired from, for example, an image photographed by a visible light camera or the like mounted on the moving body 1A, are transmitted to the information center 2 together with moisture information, and are stored in the storage unit 240.
  • the road surface state prediction system 301 includes the distribution unit 370, so that a road user, a road manager, a traffic manager, a traffic information provider, and the like can predict a moisture state prediction result. Can be provided. As a result, it is possible to provide information useful for the selection of safe roads by road users or the implementation of safe road safety measures (for example, snow melting agent or antifreezing agent spraying process) by road administrators. It becomes possible.
  • safe road safety measures for example, snow melting agent or antifreezing agent spraying process
  • FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of the road surface state prediction system 302 according to the present embodiment.
  • the road surface state prediction system 302 newly includes a distribution unit 370, a notification unit 380, a determination unit 381, and a search unit 382 compared to the road surface state prediction system 1 b illustrated in FIG. 4.
  • the point to prepare is different.
  • the moving body 1A illustrated in FIG. 14 may include an environment information acquisition unit 130.
  • the distribution unit 370 of the information center 2 distributes distribution information to a plurality of mobile bodies 1C and 1D.
  • the moving bodies 1C and 1D are moving bodies that do not have a function of detecting moisture on the road surface.
  • the mobile bodies 1C and 1D are vehicles which drive
  • the mobile units 1C and 1D each include a notification unit 380.
  • the notification unit 380 notifies the prediction result by the prediction unit 220. Specifically, the notification unit 380 alerts the driver with an image, sound, or sound when road surface freezing, snow accumulation, or a puddle is predicted on the path of the moving body 1C or 1D.
  • the notification unit 380 is, for example, a display or a speaker.
  • the notification unit 380 may be linked with a car navigation system mounted on the moving body 1C.
  • the moving object 1 ⁇ / b> C includes a determination unit 381 and a search unit 382.
  • Determining unit 381 determines whether or not the road is allowed to pass based on the prediction result by the predicting unit 220. Specifically, the determination unit 381 determines whether there is road surface freezing, snow accumulation, and a puddle on the route to the destination, and determines that the vehicle cannot pass when there is road surface freezing, snow accumulation, and a puddle.
  • the search unit 382 searches for a detour when the determination unit 381 determines that the vehicle cannot pass. Search unit 382 selects a route that can be passed and has the shortest distance as a detour from a plurality of routes that connect the current location and destination of mobile unit 1C. The search unit 382 may search for a plurality of detours.
  • reports the detour searched by the search part 382 further.
  • the notification unit 380 presents a map representing a detour.
  • the mobile bodies 1C and 1D showed the example provided with the alerting
  • the mobile bodies 1A and 1B may be provided with the alerting
  • the notification unit 380 may be provided on the side of the road. In this case, not only the driver of the moving body but also the pedestrian using the road can be provided with the prediction result of the moisture state of the road surface.
  • the moving body 1C may not include the determination unit 381 and the search unit 382.
  • the information center 2 may include a determination unit 381 and a search unit 382.
  • the mobile body 1C transmits position information indicating the position of the mobile body 1C when requesting distribution information.
  • the determination unit 381 determines whether or not the road on which the moving body 1C is scheduled to pass is permitted based on the position information of the moving body 1C.
  • the distribution unit 370 may distribute information indicating the detour searched by the search unit 382 to the mobile 1C by including the distribution information in the distribution information when the determination unit 381 determines that the passage is not possible.
  • FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of the road surface state prediction system 303 according to the present embodiment.
  • the road surface state prediction system 303 is different from the road surface state prediction system 302 shown in FIG. 14 in that a new modification information acquisition unit 390 is provided.
  • the information center 2 includes a modification information acquisition unit 390.
  • the modification information acquisition unit 390 is an example of a third acquisition unit that acquires modification information regarding road modification.
  • the modification information acquisition unit 390 acquires modification information by wireless or wired communication from an external device.
  • the modification information is information indicating the position where the road has been modified and the content of the modification.
  • the modification of the road is, for example, a snow removal work, a drainage work, or a freezing and thawing work performed by a road manager or the like.
  • Application of snow removal agents or antifreezing agents may also be included in the modification of the road.
  • the modification information may include state information indicating a moisture state of the road surface based on a moisture detection result performed after the road administrator modified the road.
  • the accumulation unit 230 updates the state information included in the accumulated data 241 stored in the storage unit 240 based on the modification information. For example, when the modification information includes state information, the storage unit 230 replaces the state information in the accumulated data 241 corresponding to the position included in the modification information with the state information included in the modification information.
  • FIG. 16 is a flowchart showing information update processing by the road surface state prediction system 303 according to the present embodiment.
  • the modification information acquisition unit 390 acquires modification information regarding road modification from an external device.
  • the modification information includes the position where the road is modified and the content of the modification.
  • step S52 the weather information acquisition unit 250 acquires the weather information at the position indicated by the modification information.
  • step S53 the storage unit 230 associates the modification information with the current weather information.
  • step S54 the storage unit 230 updates the state information based on the modification information. Specifically, the storage unit 230 stores state information, position information, and weather information included in the modification information in the storage unit 240 in association with the current time.
  • the resulting road surface state is stored in the accumulated data 241. It can be reflected. Thereby, the prediction precision of the moisture state of a road surface can be improved.
  • FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of the driving support system 400 according to the present embodiment.
  • the driving support system 400 includes the road surface state prediction system 303 described in the fourth embodiment and a receiving terminal 411 mounted on the vehicle 401.
  • FIG. 17 only the distribution unit 370 of the information center 2 in the road surface state prediction system 303 is illustrated.
  • a vehicle 401 shown in FIG. 17 is a vehicle having an automatic driving function.
  • the vehicle 401 includes a control controller 402, an automatic control ECU (Engine Control Unit) 403, a steering unit 404, a braking unit 405, a driving unit 406, a chassis control unit 407, and information storage.
  • the vehicle 401 includes a receiving terminal 411.
  • the control controller 402 is realized by an arithmetic processing unit and a memory.
  • the controller 402 transmits signals to and from other components shown in FIG.
  • the controller 402 is an example of a controller that supports automatic driving of the vehicle 401 based on the distribution information received by the receiving terminal 411. Specifically, the control controller 402 supports automatic driving of the vehicle 401 based on the prediction result by the prediction unit 220.
  • An automatic control ECU (Engine Control Unit) 403 is a unit that controls automatic operation of the vehicle 401.
  • the automatic control ECU 403 controls the steering unit 404, the braking unit 405, and the driving unit 406 according to the situation of the vehicle 401 and the situation around the vehicle 401.
  • the steering unit 404 receives a command from the automatic control ECU 403 during automatic driving, and performs control related to the traveling direction of the vehicle 401.
  • the braking unit 405 receives a command from the automatic control ECU 403 during automatic driving and performs control related to braking of the vehicle 401.
  • the driving unit 406 receives a command from the automatic control ECU 403 during automatic driving, and performs control related to the engine or motor of the vehicle 401 or a driving mechanism (not shown).
  • the chassis control unit 407 receives a command from the automatic control ECU 403 during automatic operation, and performs control related to the suspension (not shown) of the vehicle 401.
  • the information storage unit 408 is a memory that stores information related to the travel of the vehicle 401, such as the travel route of the vehicle 401, information around the vehicle 401, and information on the vehicle 401. Necessary information is read from the information storage unit 408 in response to a request from the controller 402 or the automatic control ECU 403.
  • the sensor group 409 detects information around the vehicle 401 and each part of the vehicle 401.
  • the sensor group 409 includes various sensors such as a camera, a millimeter wave radar, and a speed sensor. Information detected by the sensor group 409 is output to the control controller 402 or the automatic control ECU 403.
  • Display 410 displays vehicle information such as speed, engine speed, and remaining battery charger, and vehicle surrounding information such as traffic regulation, surrounding vehicle positions, and road surface conditions.
  • the receiving terminal 411 receives the distribution information distributed from the distribution unit 370.
  • the receiving terminal 411 receives the distribution information by performing wireless communication with the information center 2.
  • the distribution information includes a prediction result of the moisture state of the road surface.
  • the distribution information received by the receiving terminal 411 is output to the controller 402 and used for assisting automatic driving.
  • the controller 402 determines whether to perform automatic driving or whether the driver performs driving according to the driver's instruction. When performing automatic operation, the controller 402 outputs an automatic operation command to the automatic control ECU 403.
  • the information storage unit 408 sequentially outputs information such as a travel route and traffic regulation on the travel route to the automatic control ECU 403 according to a command from the control controller 402.
  • the automatic control ECU 403 includes a steering unit 404, a braking unit 405, a driving unit 406, and a chassis control unit based on a travel program (not shown), information output from the information storage unit 408, and a signal from the sensor group 409. 407 is controlled.
  • the controller 402 displays the prediction result on the display 410. It is also possible to output the output and interrupt the automatic driving and leave the control to the driver.
  • the automatic control ECU 403 may control the steering unit 404, the braking unit 405, the drive unit 406, and the chassis control unit 407 to perform traveling that avoids danger.
  • the controller 402 may search for a detour and change the travel route. That is, the controller 402 may have functions equivalent to the determination unit 381 and the search unit 382 illustrated in FIG.
  • the vehicle speed can be controlled, the suspension can be controlled, etc., so that safe traveling is possible.
  • the vehicle 401 may include a moisture information acquisition unit 110, a prediction unit 220, an accumulation unit 230, and a storage unit 240.
  • the vehicle 401 may detect moisture on the road surface of a road that has passed in the past, and store state information indicating the moisture state of the road surface in the storage unit 240.
  • the prediction unit 220 may predict the moisture state of the road surface based on the data stored in the storage unit 240 and output the prediction result to the control controller 402 or the like. Thereby, even if it does not communicate with the information center 2, the driving assistance based on a prediction result can be performed.
  • the controller 402 may control the speed limit of the vehicle 401 based on the prediction result of the moisture state of the road surface in the traveling direction. For example, when the prediction result is snow, the controller 402 determines the speed limit to 60 km / h. Moreover, the control controller 402 determines to 40 km / h, when a prediction result is freezing. Moreover, the controller 402 determines to 100 km / h, when a prediction result is dry. These numerical values are merely examples, and may be changed as appropriate based on the type of road or traffic conditions.
  • the controller 402 determines the speed limit based on the prediction result, and notifies the automatic control ECU 403 of the determined speed limit.
  • the automatic control ECU 403 performs automatic operation within the determined speed limit.
  • the controller 402 may notify the human driver by displaying the determined speed limit on the display 410.
  • FIG. 18 is a schematic diagram showing an outline of a road surface state prediction system 501 according to the sixth embodiment.
  • FIG. 18 shows a state in which two monitoring posts 501A and 501B are installed on the side of the road 3.
  • the monitoring post 501A is installed near the exit 5 of the tunnel, for example.
  • the monitoring post 501B is installed in the vicinity of the bridge 4.
  • the installation locations of the monitoring posts 501A and 501B are not limited to the above, and are installed at points where the road surface should be monitored.
  • the monitoring posts 501A and 501B and the information center 2 transmit information to each other by wired or wireless communication.
  • the monitoring posts 501A and 501B function to detect moisture on the road surface, similarly to the moving bodies 1A and 1B according to the first embodiment.
  • the detection areas can be changed by moving the moving bodies 1A and 1B, whereas in the present embodiment, the monitoring posts 501A and 501B are arranged on the road surface of a predetermined area. Detect moisture.
  • FIG. 19 is a block diagram showing a configuration of the road surface state prediction system 501 according to the present embodiment.
  • the monitoring post 501 ⁇ / b> A includes a moisture information acquisition unit 510, a position information acquisition unit 120, and a control unit 530.
  • the monitoring post 501A and the monitoring post 501B have the same configuration. Therefore, hereinafter, the configuration of the monitoring post 501A will be described.
  • the control unit 530 is realized by a nonvolatile memory in which a program is stored, a volatile memory that is a temporary storage area for executing the program, an input / output port, a processor that executes the program, and the like.
  • the control unit 530 controls the operations of the moisture information acquisition unit 510 and the position information acquisition unit 120.
  • the moisture information acquisition unit 510 acquires moisture information related to moisture on the road surface by detecting moisture on the road surface of the road near the monitoring post 501A. As illustrated in FIG. 19, the moisture information acquisition unit 510 includes a thermal image capturing unit 511, a near-infrared image capturing unit 512, and a determination unit 513.
  • the thermal image capturing unit 511 includes a far infrared sensor array such as a thermopile or a bolometer, and captures radiation energy from the road surface as a temperature distribution.
  • the thermal image capturing unit 511 generates a thermal image indicating a temperature distribution within the imaging range.
  • the near-infrared image capturing unit 512 is an image sensor that is manufactured using a semiconductor material such as InGaAs or PbS, and has sensitivity in a near-infrared region in a wavelength range of about 0.7 ⁇ m to 2.4 ⁇ m.
  • the near-infrared image capturing unit 512 has a plurality of light receiving regions arranged in a matrix.
  • the near-infrared image capturing unit 512 acquires a target image generated based on light having an absorption wavelength of water and a reference image generated based on light having a wavelength other than the absorption wavelength of water.
  • the near-infrared image capturing unit 512 includes a plurality of wavelength filters (not shown) whose switching is controlled by the control unit 530.
  • the near-infrared image capturing unit 512 receives light that has passed through any of the plurality of wavelength filters.
  • the first filter which is one of the plurality of wavelength filters, is a bandpass filter that transmits light in the vicinity of the water absorption peak.
  • the second filter which is one of the plurality of wavelength filters, is a bandpass filter that transmits light other than the water absorption peak.
  • the image (target image) at the absorption wavelength of water is obtained by photoelectrically converting the light that has passed through the first filter in a plurality of light receiving regions.
  • An image (reference image) that is not the absorption wavelength of water is obtained by photoelectrically converting light that has passed through the second filter in a plurality of light receiving regions.
  • the determining unit 513 determines whether the detected moisture is water, ice, snow, or a mixed state thereof. Specifically, the determination unit 513 determines the state of moisture on the road surface based on the two images obtained by the near-infrared image imaging unit 512 and the thermal image obtained by the thermal image imaging unit 511. The state information is generated by determining whether the state is dry, water, ice or snow, or a mixed state of two or more of these.
  • the discrimination unit 513 discriminates the extent of spread on the road surface of water, ice, snow, or a mixed state thereof.
  • the extent of the spread is represented by an area or the like.
  • the determination unit 513 is realized by a non-volatile memory in which a program is stored, a volatile memory that is a temporary storage area for executing the program, an input / output port, a processor that executes the program, and the like. Note that the determination unit 513 may be realized using the same hardware resources as the control unit 530.
  • the discriminating unit 513 obtains a two-dimensional water distribution by comparing the luminance values of the target image and the reference image. Specifically, the determination unit 513 compares the target image and the reference image with luminance values for each pixel (light receiving region). The determination unit 513 determines a pixel having a large difference between the luminance value of the reference image and the luminance value of the target image as a pixel in which moisture is detected. By performing comparison processing on all pixels, a moisture distribution image is obtained.
  • the determination unit 513 acquires the snow distribution by comparing the luminance value of the reference image with a predetermined threshold value. Specifically, the determination unit 513 determines that a pixel whose luminance value of the reference image is greater than a predetermined threshold is a pixel in which snow is detected. A snow distribution image is obtained by performing determination processing on all pixels.
  • the determination unit 513 determines whether each pixel is water or ice based on the combination of the thermal image and the moisture distribution image. Specifically, the determination unit 513 determines whether or not the temperature of the corresponding pixel of the thermal image is 0 ° C. or more for each of all the pixels determined to have moisture based on the moisture distribution image. judge. If it is 0 ° C. or higher, the pixel is a water pixel, and if it is lower than 0 ° C., the pixel is an ice pixel. Thereby, the distribution image of water and the distribution image of ice are obtained.
  • the discriminating unit 513 calculates the ratio of the area occupied by each of water, ice, and snow in the measurement area that is the imaging range, based on the distribution image of water, ice, and snow.
  • the determination unit 513 generates state information indicating the moisture state in the measurement area based on the calculated ratio. For example, the determination unit 513 determines that the state with the largest ratio is the moisture state of the measurement area.
  • the monitoring post 501A includes a communication unit that communicates with the information center 2 in a wireless or wired manner.
  • the state information and the like are transmitted to the information center 2 together with the position information via the communication unit.
  • the moisture information acquisition unit 510 may use temperature information acquired by a temperature sensor including a thermistor or a thermocouple installed on the road, instead of the thermal image capturing unit 511.
  • a temperature sensor including a thermistor or a thermocouple installed on the road
  • the thermal image capturing unit 511 it is possible to reduce the installation cost of the temperature sensor and measure the temperature distribution with high resolution.
  • the temperature sensor installed on the road is used, the temperature of the road can be measured more accurately. Both may be used together, and the temperature value obtained from the temperature sensor installed on the road is used to calibrate the measured temperature of the thermal image pickup unit 511, thereby providing an accurate and high-resolution temperature distribution. Can be measured.
  • the luminance value of the image at the water absorption wavelength when no water is present may be stored in advance. This makes it possible to measure the amount of moisture even in a configuration that does not include a light source having a wavelength other than the absorption wavelength of water. For this reason, cost reduction becomes possible.
  • the moisture information acquisition unit 510 may not include the thermal image capturing unit 511 and may not acquire information from a temperature sensor such as a thermistor or a thermocouple. .
  • the near-infrared image capturing unit 512 may include a near-infrared light source such as an LED or a laser and a near-infrared light receiving unit such as InGaAs or PbS. Thereby, it becomes possible to measure the surrounding average moisture content, and it becomes cheap.
  • a near-infrared light source such as an LED or a laser
  • a near-infrared light receiving unit such as InGaAs or PbS.
  • the direction in which the above-mentioned near-infrared light source emits light may be changed. You may receive reflected light in a light-receiving part, changing the area
  • the monitoring post 501A is installed so as to measure a specific position at a fixed point. For this reason, when the monitoring post 501A is installed, position information indicating the installation position may be registered in the storage unit 240 of the information center 2 in advance. Accordingly, the monitoring post 501A may not include the position information acquisition unit 120. When the monitoring post 501A includes the position information acquisition unit 120, it is possible to reduce the trouble of registering the position information for each installation of the monitoring post.
  • the weather information acquisition unit 250 acquires the weather information at a position that matches the position information sent from the monitoring post 501A. Usually, since the position where the weather observation is performed is different from the position where the monitoring post 501A is located, the weather information acquisition unit 250 acquires the weather information at a position closest to the installation position of the monitoring post 501A, for example.
  • the monitoring post 501A may include an environment information acquisition unit 130 shown in FIG.
  • the environment information acquisition unit 130 is realized by, for example, a temperature sensor, an illuminance sensor, a humidity sensor, an atmospheric pressure sensor, a precipitation sensor, a wind speed sensor, and the like.
  • the environmental information acquisition unit 130 acquires environmental information such as temperature, sunlight illuminance, humidity, atmospheric pressure, precipitation, and wind speed.
  • the monitoring post 501A includes the environment information acquisition unit 130, it is possible to obtain more detailed environment information for each place on the road surface than the weather information. Thereby, it becomes possible to predict the change in the moisture state of the road surface at each place with higher accuracy.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating an example of accumulated data 241 at four positions at a specific time.
  • the accumulated data includes date and time information, position information, and moisture information on the road surface in the measurement area, and the ratio of the dry area, water area, snow area, and ice area in the measurement area. ing.
  • moisture-content state of a road surface has shown the state of the area
  • the accumulated data 241 includes weather, temperature, precipitation, snowfall, wind direction, sunshine duration, humidity, and atmospheric pressure information as weather information.
  • the weather information shown in FIG. 20 is an example, and other data such as dew point temperature, vapor pressure, cloud cover, and total solar radiation may be included.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating an example of accumulated data 241 for each hour at a specific position.
  • the road surface condition for each hour, the ratio of the dry area, the water area, the snow area, and the ice area in the measurement area, and the weather information are accumulated, but the present invention is not limited to this. It may be accumulated every predetermined time such as every 30 minutes or every 2 hours.
  • the update frequency may be increased.
  • the temperature at the time of the previous measurement is 0 ° C. or less and the ambient air temperature is rising, or water is present on the road surface and the water at the time of the previous measurement.
  • the case where the temperature is 0 ° C. or more and the ambient air temperature is decreasing is included when the moisture state is predicted to change drastically. Thereby, it is possible to predict the moisture state of the road surface with high accuracy from less information. Thereby, it is possible to reduce the information transmission cost and the information storage cost.
  • the monitoring post 501A may not be a dedicated device for detecting moisture.
  • the monitoring post 501A may include a light source such as an LED, an organic EL (Electroluminescence) element, and an inorganic EL element that can be used as a street light or a traffic light.
  • a light source such as an LED
  • an organic EL (Electroluminescence) element such as an LED
  • an inorganic EL element such as a street light or a traffic light.
  • the monitoring post 501A includes light sources that function as street lights or traffic lights, these light sources are operated in synchronization with a near-infrared light source for obtaining moisture information or a near-infrared image capturing unit 512. Also good. For example, it is possible to acquire moisture information with high accuracy by alternately illuminating and imaging a light source for acquiring moisture information and a light source for street lights or traffic lights.
  • the monitoring post 501A may include means for measuring the position of a moving object such as a person or a vehicle.
  • the monitoring post 501A may include means for acquiring an image such as a near infrared imaging device as means for measuring the position of the moving object. It is possible to measure a moving object by performing image comparison between frames such as a background subtraction method on the obtained image. Moreover, you may measure a moving body using a millimeter wave radar.
  • the necessity of monitoring around the monitoring post 501A may be determined. It can be determined that the place where the moving body frequently passes around the monitoring post 501A is an area in which it is highly necessary to monitor the moisture state of the road surface. On the other hand, a place where a moving object has never passed in the past or a place where a moving object rarely passes is considered to be an area where the necessity of monitoring the road surface condition is low. It is also possible to discriminate between the monitoring required area and the monitoring unnecessary area around the monitoring post 501A, determine the moisture state of the road surface of only the monitoring required area, and transmit the state information indicating the determination result to the information center 2 or the like. As a result, the amount of processing required for determination, the amount of information to be transmitted, and the like can be reduced. It is possible to acquire the state information indicating the water state determined with higher accuracy than when transmitting the state information indicating the average water state around the monitoring post 501A to the information center 2.
  • the monitoring post 501A may determine the type of moving object from the moving speed and size of the moving object. Thereby, it becomes possible to distinguish between a vehicle and a person and to distinguish the moisture state of the roadway and the moisture state of the sidewalk.
  • the monitoring post 501A may include the spot-type moisture information acquisition unit 110 shown in the second embodiment.
  • FIG. 22 is a flowchart showing a first operation of the road surface condition prediction system 501 according to the present embodiment.
  • FIG. 22 shows a first prediction process of the moisture state of the road surface.
  • step S201 one or more candidate points to be predicted are set.
  • Candidate points are represented by a set of latitude and longitude.
  • the prediction unit 220 displays a candidate point input screen or selection screen on a display or the like, and accepts a selection from the user.
  • Selection candidates to be displayed on the selection screen are, for example, positions indicated by all position information included in the accumulated data 241.
  • step S202 the prediction unit 220 selects one of the one or more candidate points set in step S201, and acquires the latitude and longitude of the selected candidate point.
  • the candidate point selected in step S202 is the target position to be predicted.
  • step S ⁇ b> 203 the prediction unit 220 acquires state information indicating the moisture state of the road surface at the target position and weather information from the storage unit 240.
  • step S204 the weather information acquisition unit 250 acquires current weather information at the target position.
  • step S205 the prediction unit 220 predicts the moisture state of the road surface at the target position by executing a predetermined algorithm. Details of step S205 are as described with reference to FIG.
  • step S206 the prediction unit 220 determines whether there is a candidate point for which prediction has not yet been completed among the one or more candidate points for prediction set in step S201. If there is a candidate point that has not been predicted (Yes), the process returns to step S202 to repeat the above-described processing.
  • step S207 the prediction unit 220 creates prediction data that summarizes the prediction results for each point.
  • FIG. 23 is a flowchart showing a second operation of the road surface condition prediction system 501 according to the present embodiment.
  • the road surface condition prediction system 501 may execute either the first operation shown in FIG. 22 or the second operation shown in FIG.
  • the prediction unit 220 sets a prediction time T.
  • the prediction time T is a range of time for performing prediction. Specifically, the prediction time T is a time that represents how many hours from the present time the prediction is desired.
  • step S212 the prediction unit 220 sets the time increment N to 1.
  • step S213 the prediction unit 220 sets one or more candidate points to be predicted.
  • step S214 the prediction unit 220 selects one of the one or more candidate points set in step S213, and acquires the latitude and longitude of the selected candidate point.
  • step S215 the prediction unit 220 acquires state information indicating the moisture state of the road surface at the target position and weather information from the storage unit 240.
  • step S216 the weather information acquisition unit 250 acquires current weather information at the target position.
  • step S217 the weather information acquisition unit 250 acquires weather prediction information after N hours.
  • the weather forecast information is a so-called weather forecast.
  • step S2108 the prediction unit 220 predicts the moisture state of the road surface N hours after the target position by executing a predetermined algorithm. Details of step S218 are as described with reference to FIG.
  • step S219 the prediction unit 220 determines whether there is a candidate point for which prediction has not yet been completed among the one or more candidate points for prediction set in step S211. If there is a candidate point that has not been predicted (Yes), the process returns to step S213 to repeat the above-described processing.
  • first prediction data in which the prediction results for each point are summarized is created in step S220.
  • the first prediction data is, for example, map information that represents the moisture state of the road surface at a predetermined time (for example, one hour later).
  • step S221 the prediction unit 220 compares the time increment N and the prediction time T, and if N ⁇ T (Yes), in step S223, the prediction unit 220 calculates 1, 2,..., T time.
  • Second prediction data is created by collecting the subsequent first prediction data.
  • the 2nd prediction data is information showing the time change of the 1st prediction data, specifically, the time change of the prediction map of a moisture state.
  • step S221 if N ⁇ T is not satisfied in step S221 (No), the value of N is increased by 1 in step S222, and the process returns to step S213 to continue the prediction process.
  • step S218 in addition to the state information indicating the past road surface moisture state acquired in step S215, the current weather information acquired in step S216, and the weather prediction information after N hours acquired in step S217.
  • the road surface moisture state prediction after N hours is performed based on the prediction result after N-1 hours.
  • FIG. 24 is a flowchart showing a third operation of the road surface state prediction system 501 according to the present embodiment.
  • step S301 the prediction unit 220 sets one or more candidate points to be predicted.
  • step S302 the prediction unit 220 sets a prediction time T.
  • step S303 the prediction unit 220 selects one of the one or more candidate points set in step S301, and acquires the latitude and longitude of the selected candidate point.
  • step S304 the prediction unit 220 sets the time increment N to 1.
  • step S ⁇ b> 305 the prediction unit 220 acquires state information indicating the moisture state of the road surface at the target position and weather information from the storage unit 240.
  • step S306 the weather information acquisition unit 250 acquires current weather information at the target position.
  • step S307 the weather information acquisition unit 250 acquires weather prediction information after N hours.
  • step S308 the prediction unit 220 predicts the moisture state of the road surface N hours after the target position by executing a predetermined algorithm.
  • step S309 the prediction unit 220 compares the time increment N with the prediction time T, and if N ⁇ T (Yes), in step S311, the prediction unit 220 calculates 1, 2,..., T time.
  • First prediction data that summarizes each subsequent prediction result is created.
  • the 1st prediction data is information showing the time change of the moisture state of the road surface in a predetermined position.
  • step S309 if N ⁇ T is not satisfied (No), in step S310, the prediction unit 220 increases the value of N by 1, and returns to step S307 to continue the prediction process.
  • step S312 the prediction unit 220 determines whether there is a candidate point for which prediction has not yet been completed among the one or more candidate points set in step S301. If there is a candidate point that has not been predicted (Yes), the process returns to step S303 and the above-described processing is repeated.
  • step S313 second prediction data in which the first prediction data created in step S311 are collected is created.
  • the second prediction data is, for example, data representing on a map first prediction data representing a temporal change in the prediction result for each point.
  • step S308 the prediction unit 220 obtains the state information indicating the past water state of the road surface acquired in step S305, the current weather information acquired in step S306, and N hours after acquired in step S307.
  • the moisture state after N hours is predicted based on the prediction result after N-1 hours. According to the third operation shown in FIG. 24, it is possible to predict a moisture state with high accuracy based on past weather information and future weather prediction.
  • FIG. 25 is a flowchart showing a fourth operation of the road surface condition prediction system 501 according to the present embodiment.
  • the prediction unit 220 sets a prediction route.
  • the predicted route is a set of one or more prediction candidate points included in the route from the start point to the end point of movement and a travel time N from the start point to one or more candidate points for prediction. Is set.
  • the candidate points for prediction are represented by latitude and longitude.
  • the travel time N is influenced by the travel speed or the traffic congestion on the road, and is different for each of one or more candidate points for prediction.
  • step S322 the prediction unit 220 sets a prediction start point.
  • step S323 the prediction unit 220 acquires information indicating the latitude and longitude of the prediction start point set in step S322 as the target position.
  • step S324 the prediction unit 220 sets the movement prediction time to N.
  • step S325 the prediction unit 220 acquires state information indicating the moisture state of the road surface at the target position and weather information from the storage unit 240.
  • step S326 the weather information acquisition unit 250 acquires current weather information at the target position.
  • step S327 the weather information acquisition unit 250 acquires weather prediction information after N hours.
  • step S328 the prediction unit 220 predicts the moisture state of the road surface after N hours at the target position by executing a predetermined algorithm.
  • step S329 the prediction unit 220 determines whether there is a candidate point for which prediction has not yet been completed among one or more candidate points for prediction included in the prediction route set in step S321. If there is a candidate point that is not predicted (Yes), the process returns to step S323 and the above-described processing is repeated.
  • step S330 the prediction unit 220 creates road surface moisture state prediction data that summarizes the prediction results for each point.
  • the prediction unit 220 is the state information indicating the past water condition acquired in step S325, the current weather information acquired in step S326, and N hours after acquired in step S327.
  • the moisture state after N hours is predicted based on the prediction result after N-1 hours.
  • the road surface condition of the predicted route from the movement start point to the movement end point can be predicted with high accuracy based on past weather information and future weather prediction. Become.
  • the road surface state prediction system, the driving support system, the road surface state prediction method, and the data distribution method have been described above based on the embodiments.
  • the form is not limited.
  • one or more of the present disclosure may be configured by various modifications conceived by those skilled in the art in each embodiment and a configuration constructed by combining components in different embodiments. It may be included within the scope of the embodiment.
  • the road surface state prediction method described in this specification can predict the road surface state with high accuracy. For this reason, the acquisition of moisture information and the prediction of the road surface condition do not necessarily have to be executed by an integrated device.
  • the prediction unit 220 may perform prediction for each moving path of the moving body based on the moisture information collected from the plurality of moving bodies 1A and 1B, and collect the prediction results as a series of information.
  • the prediction unit 220 may perform prediction for each moving path of the moving body based on the moisture information collected from the plurality of moving bodies 1A and 1B, and collect the prediction results as a series of information.
  • the illuminance or temperature of sunlight may be measured. This makes it possible to predict the moisture state in consideration of the illuminance or temperature of sunlight and the position.
  • the illuminance or temperature of sunlight is acquired by, for example, the environment information acquisition unit 130 mounted on the mobile bodies 1A and 1B.
  • the illuminance or temperature of sunlight may be estimated from the result of remote sensing of the earth from a satellite or weather information.
  • the date and time and the illuminance information of sunlight for each weather may be learned for each road position. For example, since the shaded time zone and the sunny time zone are different for each road position, it is possible to predict the moisture state with higher accuracy.
  • the reflectance of sunlight varies depending on the moisture state (specifically, snow, ice, water).
  • the database of the absorption factor of sunlight for every moisture state may be accumulated in storage part 240 of information center 2, for example. It becomes possible to improve the prediction accuracy of the rising speed of the moisture temperature due to sunlight, and to predict the moisture state with high accuracy.
  • the water content of the same road may be measured a plurality of times at different times, and the ease of change of the water content may be learned from the increase and decrease, and stored in the storage unit 240 of the information center 2.
  • the ease of change of the water content may be learned from the increase and decrease, and stored in the storage unit 240 of the information center 2.
  • the mobile body 1A may include a memory that stores moisture information and time information in association with each other, and a memory that stores positional information and time information in association with each other.
  • the control unit 170 may process data that links position information and moisture information based on time information during stoppage of travel or after the end of travel. For example, when a means for acquiring position information and time information in advance is mounted on the mobile body 1A, the existing position information acquisition means can be utilized simply by adding the moisture information acquisition unit 110. As a result, the cost of the road surface condition prediction system 1 can be reduced.
  • moisture information may be acquired twice or more within at least 24 hours, preferably within 6 hours.
  • the moving body 1A may be provided with means for placing a load such as a cargo bed.
  • the mobile 1A may be a vehicle that is operated or managed by a transportation company or a mail company. With such a configuration, it is possible to perform not only the acquisition of moisture information but also a transportation business or a postal business, and the cost of acquiring moisture information can be reduced. In addition, it is possible to improve the area coverage of the moisture information acquisition position and increase the number of repetitions of moisture detection at the same point.
  • the mobile body 1A and the mobile body 1B may be mobile bodies having different weights.
  • the pressure applied by the tires is different, or the magnitude of vibration applied to the road is also different.
  • corrugation can be varied. This makes it possible to measure more diverse moisture states.
  • the pressure applied by the tire is small and the vibration is also small.
  • the pressure and vibration by the tire increase. Since the amount of pressurization suitable for measurement differs depending on the hardness of the road surface, a plurality of moving bodies 1A and 1B having different weights measure the moisture state of the same road, so that different hardnesses such as snow, compressed snow, mud, freezing, etc. It is possible to accurately determine the plurality of states.
  • the moving body 1A and the moving body 1B may be automobiles having different vehicle heights.
  • the vehicle height By changing the vehicle height, it is possible to change the installation height of the near-infrared light source unit 111 and the light detection unit 112 of the moisture information acquisition unit 110 from the road surface.
  • the moisture information from a low viewpoint of an automobile with a low vehicle height is moisture information in a narrow area
  • the moisture information from a high viewpoint of an automobile with a high vehicle height is moisture information in a wider area.
  • the road surface state prediction system includes both a plurality of automobiles having different vehicle heights as a plurality of moving bodies, thereby obtaining both average moisture information of the entire road surface and variations in moisture information for each part. Is possible. This makes it possible to predict the moisture state of the road surface with higher accuracy.
  • the plurality of moving bodies 1A or 1B may be flying bodies called drones. This makes it possible to obtain a wide range of moisture information from the sky at low cost.
  • a flying object such as a drone
  • passing on a road means moving along the road over the road.
  • moisture content of a tire surface may be used. It becomes possible. Since the tire surface color and light scattering coefficient are constant, measuring the tire surface can more accurately determine the moisture state than measuring the road surface with different colors or surface irregularities depending on the country or region. It becomes possible.
  • the moving body 1A may include a near-infrared imaging device and the like, and may include means for measuring the position of a moving object such as a person or a vehicle. Further, the moving body 1A may determine the necessity of monitoring the surroundings of the moving body 1A.
  • the moving body 1A may determine the type of moving body from the moving speed and size of the moving body. Thereby, it becomes possible to distinguish between a vehicle and a person and to distinguish the moisture state of the roadway and the moisture state of the sidewalk.
  • the information center 2 or the mobile body 1A may store the positional information obtained by the mobile body 1A and the reflectance at the absorption wavelength of water in association with each other. Thereby, it becomes possible to learn the reflectance at the absorption wavelength of water when water is not present and the reflectance at the absorption wavelength when water is present. Thereby, even if it is the structure which is not provided with the light source part and optical detection part other than the absorption wavelength of water, it becomes possible to measure a moisture content.
  • the moving body 1A may have a function of detecting oil leakage on the road surface. For example, it is possible to acquire and provide information indicating a more important road surface condition for a two-wheeled vehicle that easily falls due to slippage due to oil.
  • oil detection for example, a configuration including an infrared light source having a wavelength of 3.4 ⁇ m or a configuration including an infrared light source having a wavelength of 6.9 ⁇ m may be employed.
  • a filter may be installed between the light source and the measurement object, or a filter may be installed between the measurement object and the light receiving unit.
  • the moisture state is not limited to dryness, water, ice, and snow, but may include conditions such as ice burn, black ice, mud snow, and semi-melted snow.
  • the road surface material information may be used to predict the moisture state. For example, the rate of change of the moisture state varies depending on asphalt, concrete, iron plate, gravel, soil, and the like.
  • the material information may be stored in advance in association with the position information.
  • the moving body 1A may be provided with a visible light camera and the like, and the material of the road may be determined based on the captured image.
  • the plurality of mobile units 1A or 1B may be a postal delivery motorcycle that delivers small postal items that can be posted to the postbox of each home.
  • a postal delivery motorcycle that delivers small postal items that can be posted to the postbox of each home.
  • the prediction unit 220 may perform prediction of the moisture state of the second road surface different from the first road surface based on the moisture information of the first road surface. Specifically, the prediction unit 220 performs prediction based on the correlation between the first road surface and the second road surface.
  • the correlation is the relationship between the moisture state of the first road surface and the moisture state of the second road surface.
  • the prediction unit 220 performs prediction using a correlation value expressed in a range of 0 to 1 according to the magnitude of the relationship.
  • the prediction unit 220 predicts the moisture state of the first road surface based on the moisture information of the first road surface, and corrects the predicted moisture state with the correlation value, thereby obtaining the prediction result of the moisture state of the second road surface. be able to.
  • the moisture state of the first road surface and the moisture state of the second road surface may be associated by machine learning.
  • the machine learning can use a technique such as random forest or deep learning.
  • the moisture information acquisition unit 110 (specifically, the near-infrared light source unit 111 and the light detection unit 112) is provided on both sides of the vehicle. Also good.
  • the side of the vehicle As the detection area, it is possible to detect moisture on the road surface of not only the traffic zone in which the vehicle is traveling, but also other traffic zones such as an oncoming lane or a sidewalk.
  • a plurality of moisture information acquisition units 110 may be provided on one side surface. Thereby, the water
  • the moisture information acquisition unit 110 may detect moisture using the rear of the vehicle as a detection area. Thereby, the influence of the headlight of an oncoming vehicle can be suppressed.
  • the moisture information acquisition unit 110 may be provided in the left and right portions in front of the vehicle. Accordingly, dirt or the like attached to the surface can be easily removed by the wind received when the vehicle travels.
  • the moisture information acquisition unit 110 may be provided on the roof of the vehicle.
  • the incident angle may be less than 50 degrees, for example. This enables detection even in the case of black ice.
  • the moisture information acquisition unit 110 may be provided at a low position (that is, a position close to the road surface) such as the bottom of the vehicle. Thereby, it is possible to suppress erroneous detection of moisture in the air such as rain or fog.
  • the moisture information acquisition unit 110 may be provided on the back side of the vehicle. Thereby, the influence of solar radiation, the stain
  • the moisture information acquisition unit 110 may be easily detachable from the vehicle.
  • the moisture information acquisition unit 110 includes the near-infrared image imaging unit 512 instead of the light detection unit 112
  • sensors having different numbers of pixels may be installed according to the installation position on the vehicle.
  • the number of pixels of the sensor attached to the side surface of the vehicle is made larger than the number of pixels of the sensor attached to the front surface of the vehicle.
  • moisture content of the road surface of a some traffic zone can be detected accurately.
  • the number of pixels of the sensor attached to the front surface of the vehicle may be larger than the number of pixels of the sensor attached to the side surface of the vehicle.
  • the detected road lane can be determined based on the position of the vehicle and the number of lanes on the road. For example, when a vehicle is traveling on a total of two lane roads composed of one lane on one side, it can be determined that the right side of the vehicle is an oncoming lane and the left side is a sidewalk. Or you may discriminate
  • the tire slip ratio may be measured. By measuring the slip ratio of the tire, the detection accuracy of the moisture state can be increased.
  • the weather information may include pollen information. For example, if there is snow or rain, the amount of pollen decreases. In addition, pollen trapped in moisture on the road surface is likely to be scattered again when the road surface is dried by evaporation of moisture. Thus, by using the pollen information, it is possible to improve the prediction accuracy of the moisture state of the road surface.
  • each component may be configured with dedicated hardware, or may be realized by executing a software program suitable for each component.
  • Each component may be realized by a program execution unit such as a CPU or a processor reading and executing a software program recorded on a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
  • the road surface state prediction device, the driving support system, the road surface state prediction method, and the data distribution method according to the present disclosure are useful for safe passage of a moving body, specifically, safe driving of a vehicle.

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Abstract

路面状態予測システム(1)は、複数の移動体(1A、1B)の各々が通行中の道路(3)の路面上の水分を検出することで得られた路面上の水分に関する水分情報と、水分を検出した路面の位置を示す位置情報とを複数の移動体(1A、1B)の各々から収集する収集部(210)と、収集部(210)が収集した複数の水分情報のうち、収集部(210)が収集した複数の位置情報の少なくとも1つが示す位置の路面である対象路面上の水分を検出することで得られた水分情報に基づいて、対象路面上の水分を検出した時刻より後の時刻における対象路面の水分状態を予測する予測部(220)とを備える。

Description

路面状態予測システム、運転支援システム、路面状態予測方法及びデータ配信方法
 本開示は、路面の水分状態を予測する路面状態予測システム、運転支援システム、路面状態予測方法及びデータ配信方法に関する。
 例えば、特許文献1には、車載センサにより取得された車両の挙動の情報から演算される所定範囲内の場所の路面予測判定値などを用いて、所定範囲内の場所の路面状態を予測する技術が開示されている。また、特許文献2には、車両走行経路における路面状態として水分分布を検出し、外気温度に基づいて路面凍結を予測する技術が開示されている。また、特許文献3には、車道が濡れているかどうかを予測し、予測結果に基づいて自律型車両の駆動決定を行う技術が開示されている。
特開2016-80451号公報 特開2010-151543号公報 特表2015-535204号公報
 しかしながら、上記従来の技術では、路面の水分状態の予測精度が十分ではない。
 そこで、本開示は、路面の水分状態を精度良く予測することができる路面状態予測システム、運転支援システム、路面状態予測方法及びデータ配信方法を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するため、本開示の一態様に係る路面状態予測システムは、複数の移動体の各々が通行中の道路の路面上の水分を検出することで得られた前記路面上の水分に関する水分情報と、前記水分を検出した路面の位置を示す位置情報とを前記複数の移動体の各々から収集する収集部と、前記収集部が収集した複数の前記水分情報のうち、前記収集部が収集した複数の前記位置情報の少なくとも1つが示す位置の路面である対象路面上の水分を検出することで得られた水分情報に基づいて、前記対象路面上の水分を検出した時刻より後の時刻における前記対象路面の水分状態を予測する予測部とを備える。
 また、本開示の一態様に係る運転支援システムは、上記路面状態予測システムと、車両に搭載され、前記配信情報を受信する受信端末と、前記受信端末によって受信された配信情報に基づいて、前記車両の自動運転を支援する制御部とを備える。
 また、本開示の一態様に係る路面状態予測方法は、複数の移動体の各々が通行中の道路の路面上の水分を検出することで得られた前記路面上の水分に関する水分情報と、前記水分を検出した路面の位置を示す位置情報とを前記複数の移動体の各々から収集し、収集した複数の前記水分情報のうち、収集した複数の前記位置情報の少なくとも1つが示す位置の路面である対象路面上の水分を検出することで得られた水分情報に基づいて、前記対象路面上の水分を検出した時刻より後の時刻における前記対象路面の水分状態を予測する。
 また、本開示の一態様に係るデータ配信方法は、上記路面状態予測方法によって予測された予測結果を含む配信情報を配信する。
 なお、これらの全般的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータで読み取り可能なCD-ROMなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
 本開示によれば、路面の水分状態を精度良く予測することができる路面状態予測システム、運転支援システム、路面状態予測方法及びデータ配信方法などを提供することができる。
図1は、実施の形態1に係る路面状態予測システムの概要を示す模式図である。 図2は、実施の形態1に係る路面状態予測システムの最小構成を示すブロック図である。 図3は、実施の形態1に係る路面状態予測システムの別の構成を示すブロック図である。 図4は、実施の形態1に係る路面状態予測システムの別の構成を示すブロック図である。 図5は、実施の形態1に係る路面状態予測システムの別の構成を示すブロック図である。 図6は、実施の形態1に係る路面状態予測システムの別の構成を示すブロック図である。 図7は、実施の形態1に係る路面状態予測システムによる水分情報の取得処理を示すフローチャートである。 図8は、実施の形態1に係る路面状態予測システムの記憶部に蓄積された蓄積データの構造を示す図である。 図9は、実施の形態1に係る路面状態予測システムによる路面上の水分状態の予測処理を示すフローチャートである。 図10は、実施の形態1に係る路面状態予測システムの予測アルゴリズムを示すフローチャートである。 図11は、実施の形態1に係る水分状態の予測結果の一例を示す図である。 図12は、実施の形態1に係る路面状態予測システムによる情報の更新処理を示すフローチャートである。 図13は、実施の形態2に係る路面状態予測システムの構成を示すブロック図である。 図14は、実施の形態3に係る路面状態予測システムの構成を示すブロック図である。 図15は、実施の形態4に係る路面状態予測システムの構成を示すブロック図である。 図16は、実施の形態4に係る路面状態予測システムによる情報の更新処理を示すフローチャートである。 図17は、実施の形態5に係る運転支援システムの構成を示すブロック図である。 図18は、実施の形態6に係る路面状態予測システムの概要を示す模式図である。 図19は、実施の形態6に係る路面状態予測システムの構成を示すブロック図である。 図20は、実施の形態6に係る特定時刻での4箇所の位置での蓄積データの一例を示す図である。 図21は、実施の形態6に係る特定位置での1時間毎の蓄積データの一例を示す図である。 図22は、実施の形態6に係る路面状態予測システムの第1の動作を示すフローチャートである。 図23は、実施の形態6に係る路面状態予測システムの第2の動作を示すフローチャートである。 図24は、実施の形態6に係る路面状態予測システムの第3の動作を示すフローチャートである。 図25は、実施の形態6に係る路面状態予測システムの第4の動作を示すフローチャートである。
 (本開示の基礎となった知見)
 車両走行の障害となる路面状態としては、車輪と路面との間の摩擦係数を低下させる路面の冠水、水たまり、凍結、積雪などの状態がある。例えば、路面の凍結に至る状況を考慮すると、次のようなプロセスがある。まず、路面に降雨又は降雪などによって水たまり又は積雪が生じる。残された水、又は、融雪によって生じた水は、路面温度の低下に伴い凍結する。
 また、凍結、積雪、水たまりのいずれにおいても、その拡がりが、状態遷移の早さに影響する。拡がりとは、具体的には、凍結、積雪又は水たまりの範囲の面積又は検出方向の長さである。ここで、状態遷移とは、例えば、凍結から水たまりの状態への遷移、若しくは、この逆、又は、積雪から水たまりの状態への遷移、又は、積雪から凍結への遷移などのことである。したがって、路面状態を予測するには、過去の路面状態と、好ましくはその拡がりとを知ることが必要になる。
 水分の検出技術としては、近赤外領域における二色分光を用いる方法がある。水は、740nm、980nm、1450nm、1940nm付近の波長に、光の吸収ピークを有する。二色分光では、まず、吸収ピーク近傍の光(以下、吸収光と称する)と、吸収ピーク近傍以外の光(以下、参照光と称する)とを路面に照射する。そして、路面による吸収光の散乱反射光と参照光の散乱反射光との強度比(=吸収/参照)を所定の閾値と比較する。
 例えば、路面に水分が存在する場合、水分によって吸収光が吸収されて減衰するので、吸収光による散乱反射光の強度が小さくなる。路面に水分が存在しない場合、水分による減衰が抑制されるので、吸収光の散乱反射光の強度が大きくなる。なお、参照光の散乱反射光は、水分の有無には依存しない。このようにして、水分の有無を検出できる。具体的には、乾燥している路面での強度比を測定しておき、その測定値を所定の閾値として用いる。計測の対象路面における強度比が、所定の閾値を下回れば、路面が濡れていると分かる。
 さらに、路面の温度を放射温度計などで測定する。これにより、水があり、かつ、路面温度が0℃未満であれば、路面が凍結していることが分かる。また、水があり、かつ、路面温度が0℃以上であれば、路面上には水が存在していることが分かる。
 また、雪は強い散乱体である。このため、積雪がある路面による参照光の散乱反射光は、積雪がない路面による散乱反射光よりも、強い散乱反射を示す。したがって、乾燥路面による参照光の反射率を予め測定しておき、計測の対象路面による参照光の反射率が乾燥路面による参照光の反射率を上回れば、雪があることが分かる。
 また、本発明者らの独自の検討により、使用する波長、光強度、偏光を適切に設計することによって、水の量を計測することも可能であることが分かった。例えば、1400nm~1600nmの波長の光を路面に照射し、照射した光の散乱反射光を計測することで数十μm~数百μmの範囲の水の厚みを計測することが可能となる。同様に、900nm~1100nmの波長の光を路面に照射し、照射した光の散乱反射光を計測することで数百μm~数cmの範囲の水の厚みを計測することが可能となる。
 水の厚みが薄い程、吸収光の散乱反射光の光量が大きくなる。一方で、水の厚みが大きすぎる、又は、小さすぎる場合、散乱反射光の光量と水の厚みとの関係性が低下し、S/Nも低下する。このため、計測したい水の厚みの範囲に合わせて適切な波長を使用することが、水の厚みを精度良く計測するためには必要であることが分かった。
 路面の水分量を計測することで、その後、乾燥するまでの時間を精度良く予測することが可能となる。また、日中の気温上昇で乾燥しきったのか、水分が残ったまま夜を迎えて気温が低下することで凍結したのかを予測することも可能となる。
 さらに、吸収光の散乱反射光と、参照光の散乱反射光とをエリアセンサで受光し、サーモグラフィを併用した場合、水、氷、雪を判別し、かつ、その大きさも知ることができる。路面上の水分を水、氷、雪に判別して把握し、かつ、その大きさを知ることにより、路面の水分状態の予測精度が向上する。
 例えば、路面に水を検出した場合は、その後、降雨又は降雪がなく気温が上昇すれば、次第に水は減っていく。このとき、検出された水の範囲が広ければ、水の消失までの時間が長くなり、水の範囲が狭ければ、水の消失までの時間は短くなる。同様に、検出された水の厚みが薄ければ、水の消失までの時間は短くなり、水の厚みが厚ければ水の消失までの時間が長くなる。一方、気温が下がって路面温度が0℃を下回るようになると、凍結の可能性が高まる。
 路面温度の変化には、気温以外に、路面からの熱放射、過去の天候により路面に蓄積された熱量などが関係する。このため、水分情報を取得した地点での天候情報が重要である。天候情報は、気象庁が発表する情報、又は、道路に設けられた気象観測装置などから得ることができる。路面に積雪がある場合、路面温度が0℃未満であれば雪の状態を維持し、路面温度が0℃を超えると融雪が始まる。この状態で、気象変化により路面温度が0℃を下回ると路面が凍結する。
 路面に氷がある場合、すなわち、路面が凍結している場合、路面温度が0℃である場合を境に、氷の状態を維持するか、水に変化するかが分かれる。さらに、その後の気象変化によって再度凍結するか、乾燥路面になるかを予測することが可能となる。このとき、雪であっても氷であっても、その大きさ及び厚みの少なくとも一方が分かることにより、融解又は消失に至るまでの時間を予測しやすくなる。このようにして、路面状態の予測精度が向上する。
 また、水分情報には、水分の温度情報が含まれてもよい。計測時点での水分温度から、その時点での水分状態(雪、氷、水)を判断するだけでなく、その後の融雪又は凍結までの時間を予測する精度を高めることも可能となる。例えば、計測時点の水分温度が0℃以上で、かつ、高い程、水分が凍結するまでの時間は長くなる。また、計測時点の水分温度が0℃未満で、かつ、低い程、融雪までの時間が長くなる。
 また、水分情報には、水分による太陽光の吸収率を示す吸光情報が含まれてもよい。例えば、泥などを含み太陽光の吸収率が高い水分は、日射による温度上昇が大きく、融雪までの時間が短くなる。太陽光の吸収率は、例えば参照光の散乱反射光の強度から算出される。散乱反射光の強度が大きい程、太陽光の吸収率が低い水分であると分かる。
 まとめると、路面にある水分の状態、大きさ、厚み、温度、表面の太陽光の吸収率などを示す水分情報と、天候情報とを知ることにより、路面状態の予測精度を向上させることができる。
 天候情報には、気温及び湿度だけでなく、日射、又は、風の強さなども含めてもよい。日射が強い程、乾燥、融解又は融雪の速度が速まり、風が強い程、乾燥の速度が速まる。水分状態の推移に影響を与える情報をより多く用いることで路面状態の予測精度を向上させることができる。
 以上のような知見を実現するために、本開示の一態様に係る路面状態予測システムは、複数の移動体の各々が通行中の道路の路面上の水分を検出することで得られた前記路面上の水分に関する水分情報と、前記水分を検出した路面の位置を示す位置情報とを前記複数の移動体の各々から収集する収集部と、前記収集部が収集した複数の前記水分情報のうち、前記収集部が収集した複数の前記位置情報の少なくとも1つが示す位置の路面である対象路面上の水分を検出することで得られた水分情報に基づいて、前記対象路面上の水分を検出した時刻より後の時刻における前記対象路面の水分状態を予測する予測部とを備える。
 このような構成により、路面上の水分状態を精度良く予測することができる。また、複数の移動体の各々から水分情報を収集するので、例えば、複数の移動体が異なる道路を通行中である場合には、広範囲の水分情報を収集することができる。また、複数の移動体が同じ道路を異なる時間帯に通行する場合には、路面上の水分状態の変化に対する情報量を多くすることができる。これにより、水分状態の予測精度を高めることができる。
 また、例えば、前記水分情報は、検出された水分の厚さを示す厚さ情報を含んでいてもよい。
 このような構成により、厚さ情報を含むことで、路面上の水分量を推定することができ、水分の消失、融解又は凍結などに要する時間などを精度良く予測することができる。したがって、水分状態の予測精度を高めることができる。
 また、例えば、前記水分情報は、検出された水分の温度を示す温度情報を含んでいてもよい。
 このような構成により、温度情報を含むことで、路面上の水分の温度を取得することができ、水分の消失、融解又は凍結などに要する時間などを精度良く予測することができる。したがって、水分状態の予測精度を高めることができる。
 また、例えば、前記水分情報は、検出された水分による太陽光の吸収率を示す吸光情報を含んでいてもよい。
 このような構成により、吸光情報を含むことで、路面上の水分の太陽光による蒸発のしやすさを推定することができ、水分の消失、融解又は凍結などに要する時間などを精度良く予測することができる。したがって、水分状態の予測精度を高めることができる。
 また、例えば、本開示の一態様に係る路面状態予測システムは、さらに、前記収集部が収集する複数の前記位置情報の少なくとも1つが示す位置の気温、湿度、風速、太陽光の光量及び気圧の少なくとも1つを示す環境情報を取得する第1取得部を備えてもよい。
 このような構成により、周囲環境が水分に及ぼす影響を推定することができるので、水分の消失、融解又は凍結などを精度良く予測することができる。したがって、水分状態の予測精度を高めることができる。
 また、例えば、本開示の一態様に係る路面状態予測システムは、さらに、前記収集部が収集する複数の前記位置情報の少なくとも1つが示す位置の天候を示す天候情報を取得する第2取得部を備えてもよい。
 このような構成により、天候が水分に及ぼす影響を推定することができるので、水分の消失、融解又は凍結などを精度良く予測することができる。したがって、水分状態の予測精度を高めることができる。
 また、例えば、本開示の一態様に係る路面状態予測システムは、さらに、検出された水分が水、氷、雪又はこれらの混合状態のいずれであるかを判別することで、検出された水分の状態を示す状態情報を生成する判別部と、前記状態情報と、前記位置情報と、前記天候情報とを対応付けて蓄積する蓄積部とを備えてもよい。
 このような構成とすることにより、路面上の水分の状態と天候情報とに基づいて、水分状態の予測精度を高めることができる。また、状態情報と、位置情報と、天候情報とを対応付けて蓄積することで、過去のデータに基づいてより精度良く水分状態の予測を行うことができる。
 また、例えば、前記判別部は、さらに、水、氷、雪又はこれらの混合状態の路面上での拡がり具合を判別してもよい。
 このような構成とすることにより、路面上の水分量を推定することができ、水分の消失、融解又は凍結などに要する時間などを精度良く予測することができる。したがって、水分状態の予測精度を高めることができる。
 また、例えば、前記判別部は、前記複数の移動体の各々に搭載されていてもよい。
 このような構成とすることにより、複数の移動体の各々で水分状態を判別することができるので、移動体において水分状態の予測を行うことができる。
 また、例えば、前記第2取得部は、前記位置情報が示す位置の路面上の水分を検出した時刻以降の複数の時刻における複数の前記天候情報を取得し、前記蓄積部は、前記第2取得部が取得した複数の前記天候情報を蓄積してもよい。
 このような構成とすることにより、過去の天候情報と、将来の気象予測とに基づいて、水分状態の予測精度を高めることができる。
 また、例えば、前記蓄積部は、さらに、前記天候情報に基づいて前記状態情報を更新してもよい。
 このような構成とすることにより、天候情報に基づいて状態情報が更新されるので、鮮度の高い情報に基づいた予測を行うことができる。したがって、水分状態の予測精度を高めることができる。なお、更新の間隔は、例えば数秒~数日であるが、これに限定されない。
 また、例えば、前記蓄積部は、前記状態情報を、前記複数の移動体の移動経路毎にまとめて蓄積してもよい。
 このような構成とすることにより、水分の検出結果を広い領域で、数多く収集できるので、広範囲で、かつ、精度の高い水分状態の予測データの作成と利用とが可能となる。
 また、例えば、本開示の一態様に係る路面状態予測システムは、さらに、道路の改変に関する改変情報を取得する第3取得部を備え、前記蓄積部は、前記改変情報に基づいて前記状態情報を更新してもよい。
 このような構成とすることにより、道路管理者などによる除雪作業、排水作業、又は、凍結の融解作業などによる水分状態の変化を速やかに水分状態に予測に反映することが可能となる。
 また、例えば、本開示の一態様に係る路面状態予測システムは、さらに、前記予測部による予測結果を報知する報知部を備えてもよい。
 このような構成とすることにより、車両を運転する人、又は、道路を通行する人などに路面状態を事前に報知することが可能となる。
 また、例えば、本開示の一態様に係る路面状態予測システムは、さらに、前記予測部による予測結果に基づいて道路の通行の可否を判定する判定部と、前記判定部によって通行ができないと判定された場合に、迂回路を探索する探索部とを備え、前記報知部は、さらに、前記探索部によって探索された迂回路を報知してもよい。
 このような構成とすることにより、移動の障害となる箇所を回避することが可能となる。
 また、例えば、本開示の一態様に係る路面状態予測システムは、さらに、前記予測部による予測結果を含む配信情報を配信する配信部を備えてもよい。
 このような構成とすることにより、予測結果を他車、道路管理者、交通管理者、交通情報事業者、運輸事業者、郵便事業者などに配信することが可能となる。
 また、例えば、本開示の一態様に係る運転支援システムは、上記路面状態予測システムと、車両に搭載され、前記配信情報を受信する受信端末と、前記受信端末によって受信された配信情報に基づいて、前記車両の自動運転を支援する制御部とを備える。
 このような構成とすることにより、配信された予測結果に基づいて危険箇所の回避、車速の制御、又は、サスペンションの制御などを行えるので、安全な走行が可能となる。
 また、例えば、本開示の一態様に係る運転支援システムは、上記路面状態予測システムと、前記予測部による予測結果に基づいて、車両の自動運転を支援する制御部とを備えてもよい。
 このような構成とすることにより、自車からはセンシングできない地点であっても、予測結果に基づいて危険箇所の回避、車速の制御、又は、サスペンションの制御などを行えるので、安全な走行が可能となる。
 また、本開示の一態様に係る路面状態予測方法は、複数の移動体の各々が通行中の道路の路面上の水分を検出することで得られた前記路面上の水分に関する水分情報と、前記水分を検出した路面の位置を示す位置情報とを前記複数の移動体の各々から収集し、収集した複数の前記水分情報のうち、収集した複数の前記位置情報の少なくとも1つが示す位置の路面である対象路面上の水分を検出することで得られた水分情報に基づいて、前記対象路面上の水分を検出した時刻より後の時刻における前記対象路面の水分状態を予測する。
 このような構成により、路面上の水分状態を精度良く予測することができる。また、複数の移動体の各々から水分情報を収集するので、例えば、複数の移動体が異なる道路を通行中である場合には、広範囲の水分情報を収集することができる。また、複数の移動体が同じ道路を異なる時間帯に通行する場合には、路面上の水分状態の変化に対する情報量を多くすることができる。これにより、水分状態の予測精度を高めることができる。
 また、本開示の一態様に係るデータ配信方法は、上記路面状態予測方法によって予測された予測結果を含む配信情報を配信する。
 このような構成により、予測結果を他車、道路管理者、交通管理者、交通情報事業者、運輸事業者、郵便事業者などに配信することが可能となる。
 なお、詳細については後述するが、本開示における路面状態予測システムでは、過去に取得した水分情報と現在までの天候情報の履歴とに基づいて、現在の路面の水分状態を推定する場合もある。本明細書では、現在の路面の水分状態の推定も、将来の水分状態の予測と同じく「予測」という表現で統一する。なお、現在に限らず、水分情報を取得した時点よりは未来で、かつ、現在よりは過去の時点での路面状態の推定も同様に「予測」という表現を用いる。
 以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
 なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置、接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、全ての実施の形態において、各々の内容を組み合わせることもできる。
 また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同じ構成要素については同じ符号を付しており、重複する説明を省略又は簡略化する場合もある。
 (実施の形態1)
 図1は、実施の形態1に係る路面状態予測システム1の概要を示す模式図である。
 図1には、2台の移動体1A及び1Bが、道路3を通行している様子を模式的に示している。道路3は、橋梁4上、及び、トンネルの出口5を通ってトンネルの内部へと続いている。移動体1Aは、これから橋梁4を渡ろうとしており、移動体1Bは、トンネルの出口5から出てきたところである。
 移動体1A及び1Bは、具体的には、四輪自動車又は二輪車などの車両であり、道路3を走行している。なお、移動体1A及び1Bの少なくとも一方は、ドローンと呼称される飛行体であってもよい。
 移動体1A及び1Bは、道路3を通行中に、道路3の路面上の水分を検出することで、路面上の水分に関する水分情報を取得する。移動体1A及び1Bは、情報センター2と無線で通信することで、情報の送信又は受信を行う。
 情報センター2は、移動体1A及び1Bから送信された情報を受信し、受信した情報を処理する。情報センター2は、具体的には、コンピュータなどの情報処理装置である。
 本実施の形態に係る路面状態予測システム1は、移動体1A及び1Bを含む複数の移動体と、情報センター2とを備える。以下では、路面状態予測システム1が備える構成要素の具体的な構成例について詳細に説明する。
 まず、図2を用いて、路面状態予測システム1の最小構成を説明する。図2は、本実施の形態に係る路面状態予測システム1の最小構成を示すブロック図である。
 図2に示すように、移動体1Aは、水分情報取得部110と、位置情報取得部120とを備える。なお、移動体1Aと移動体1Bとは、同じ構成を備える。このため、以下では、移動体1Aの構成について説明する。
 水分情報取得部110は、移動体1Aが通行中の道路3の路面上の水分を検出することで、路面上の水分に関する水分情報を取得する。例えば、水分情報取得部110は、水分の検出を行うセンサモジュール、及び、センサモジュールからの出力信号を処理する信号処理回路などで実現される。水分情報取得部110は、移動体1Aの移動に合わせて、定期的に繰り返し水分情報と位置情報とを取得する。この取得は、例えば1秒以下に1回の頻度で行われる。なお、頻度は、移動体1Aの速度に合わせて変更されてもよい。
 水分情報は、具体的には、厚さ情報、温度情報、及び、吸光情報の少なくとも1つを含んでいる。厚さ情報は、路面上の水分の厚さを示す情報である。温度情報は、路面上の水分の温度を示す情報である。吸光情報は、路面上の水分による太陽光の吸収率を示す情報である。
 また、水分情報は、路面上の水分の状態を示す状態情報を含んでいる。状態情報は、乾燥、水、雪若しくは氷、又は、これらの2つ以上の混合状態のいずれであるかを示している。具体的には、状態情報は、乾燥、水、雪及び氷の各々の比率で表される。各々の比率は、例えば、乾燥の比率、水の比率、雪の比率及び氷の比率の合計が1となるように定められる。状態情報は、検出された水分が水、氷、雪又はこれらの混合状態のいずれであるかを判別することで得られた、水分状態の判別結果に相当する。
 位置情報取得部120は、水分を検出した路面の位置を示す位置情報を取得する。位置情報取得部120は、例えば、GPS(Global Positioning System)受信器などで実現される。位置情報は、例えば、緯度及び経度で表される。位置情報には、さらに、標高が含まれてもよい。
 図示しないが、移動体1Aは、情報センター2と無線で通信する通信部を備える。取得された水分情報及び位置情報は、通信部によって情報センター2に送信される。
 また、移動体1Aは、水分情報及び位置情報を記憶するためのメモリを備えていてもよい。メモリには、例えば、異なる時刻に取得された複数の水分情報及び複数の位置情報が、時刻毎に対応付けられて記憶される。
 図2に示すように、情報センター2は、収集部210と、予測部220とを備える。
 収集部210は、複数の移動体1A及び1Bの各々から、水分情報と位置情報とを収集する。収集部210は、例えば通信インタフェースである。具体的には、収集部210は、複数の移動体1A及び1Bの各々と無線で通信することで、水分情報と位置情報とを随時収集する。あるいは、移動体1Aが備えるメモリに水分情報及び位置情報が記憶されている場合に、収集部210は、当該メモリから読み出すことで、複数の水分情報と複数の位置情報とをまとめて収集してもよい。
 予測部220は、収集部210が収集した複数の水分情報のうち、収集部210が収集した複数の位置情報の少なくとも1つが示す位置の路面である対象路面上の水分を検出することで得られた水分情報に基づいて、対象路面上の水分を検出した時刻より後の時刻における対象路面の水分状態を予測する。対象路面は、例えば、ユーザ又は道路管理者などによって、予測の対象位置として設定された位置の路面である。収集部210が収集した複数の位置情報の中に、設定された位置を示す位置情報が含まれない場合は、指定された位置に最も近い位置を示す位置情報を用いてもよい。
 なお、以下の説明において、対象路面上の水分を検出した時刻を、「検出時刻」とも記載する場合がある。また、検出時刻より後の時刻であって、予測の対象となる時刻を「対象時刻」とも記載する場合がある。
 対象時刻は、例えば、予測部220が予測を行う現在時刻である。あるいは、対象時刻は、現在時刻より後の時刻でもよく、現在時刻より前の時刻でもよい。すなわち、本実施の形態では、対象時刻が現在時刻より過去の時刻であっても、予測部220は、過去の時刻の対象路面の水分状態を“予測”する。
 予測部220は、プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどで実現される。
 続いて、路面状態予測システム1の別の構成について、図3を用いて説明する。図3は、本実施の形態の路面状態予測システムの別の構成を示すブロック図である。
 図3に示す路面状態予測システム1aは、図2に示す路面状態予測システム1と比較して、情報センター2が新たに、蓄積部230と、記憶部240とを備える点が相違する。
 蓄積部230は、水分状態を示す状態情報と、位置情報とを対応付けて蓄積する。具体的には、蓄積部230は、状態情報と位置情報とを対応付けて、蓄積データ241として記憶部240に記憶させる。蓄積データ241のデータ構造の一例は、図8を用いて後で説明する。
 記憶部240は、HDD(Hard Disk Drive)などの磁気記録装置、BD(Blu-ray(登録商標) Disc)など光ディスク、又は、フラッシュメモリなどである。記憶部240には、蓄積データ241が記憶される。蓄積データ241は、蓄積部230によって随時更新される。
 図3に示す路面状態予測システム1aによれば、例えば、ユーザが指定したタイミングで、予測部220は、記憶部240から蓄積データ241を読み出し、読み出した蓄積データ241に含まれる対象路面の状態情報などに基づいて、対象時刻の路面の水分状態を予測する。このように、記憶部240に蓄積データ241が記憶されるので、任意のタイミングで予測を行うことができる。
 次に、路面状態予測システム1の更に別の構成について、図4を用いて説明する。図4は、本実施の形態に係る路面状態予測システムの別の構成を示すブロック図である。
 図4に示す路面状態予測システム1bは、図3に示す路面状態予測システム1aと比較して、移動体1Aが新たに、環境情報取得部130を備える点と、情報センター2が新たに、天候情報取得部250を備える点とが相違する。
 環境情報取得部130は、環境情報を取得する第1取得部の一例である。具体的には、環境情報取得部130は、移動体1Aが道路3を通行中に、路面上の水分が検出された位置及び時刻での移動体1Aの周囲の環境を測定することで、環境情報を取得する。
 環境情報は、収集部210が収集する複数の位置情報の少なくとも1つが示す位置の気温、湿度、風速、太陽光の光量及び気圧の少なくとも1つを示す情報である。例えば、環境情報取得部130は、移動体1Aに搭載された温度センサ、湿度センサ、風速センサ、照度センサ、気圧センサ、降水量センサ及び風速センサなど計測対象の物理量を計測する手段で実現される。なお、風速を計測する場合、風速センサと車速センサとの両方を備えることで、風速の計測精度を高めることができる。
 図4に示す路面状態予測システム1bでは、水分情報と、位置情報と、環境情報とは対応付けられて、情報センター2に送信される。
 天候情報取得部250は、天候情報を取得する第2取得部の一例である。天候情報取得部250は、例えば、検出時刻の天候情報を取得する。また、天候情報取得部250は、検出時刻以降の複数の時刻における複数の天候情報を取得する。具体的には、天候情報取得部250は、検出時刻から対象時刻(例えば、現在からN時間後)までの期間において、定期的に天候情報を取得してもよい。例えば、天候情報取得部250は、1時間毎に天候情報を取得してもよい。天候情報取得部250は、例えば、気象庁などの公的機関又は民間機関などから天候情報を取得する。
 天候情報は、収集部210が収集する複数の位置情報の少なくとも1つが示す位置の天候を示す情報である。具体的には、天候情報は、晴れ、曇り、雨、雪、霧などの天候を示す情報である。天候情報は、天候だけでなく、気温、降水量、降雪量、風向、日照時間、湿度及び気圧の少なくとも1つが含まれてもよい。また、天候情報には、露点温度、蒸気圧、雲量、全天日射量などが含まれてもよい。なお、現在より後の天候情報は、気象予報に基づく天候の予測情報である。
 図4に示す路面状態予測システム1bは、天候情報取得部250を備えることで、天候による水分状態の変化を精度良く予測することができる。さらに、路面状態予測システム1bは、環境情報取得部130を備えることで、天候情報よりも道路の位置毎の詳細な環境情報を入手することが可能となる。このため、各位置での路面の水分状態の変化をより高精度に予測することが可能となる。
 また、天候情報と環境情報とを入力データとして機械学習させてもよい。これにより、天候情報に基づいて、道路の位置毎の環境情報を推定することが可能となり、路面の水分状態の変化の予測精度を更に向上させることが可能となる。
 なお、移動体1Aが環境情報取得部130を備えない場合は、天候情報取得部250が取得した天候情報を環境情報として用いてもよい。
 次に、路面状態予測システム1の更に別の構成について、図5を用いて説明する。図5は、本実施の形態に係る路面状態予測システムの別の構成を示すブロック図である。
 図5に示す路面状態予測システム1cは、図4に示す路面状態予測システム1bと比較して、移動体1Aが新たに、摩擦係数計測部140と、加圧部150と、凹凸計測部160とを備える点が相違している。さらに、路面状態予測システム1cは、路面状態予測システム1bと比較して、情報センター2が、新たに、摩擦係数を予測する予測部260を備える点が相違している。
 摩擦係数計測部140は、移動体1Aが通行中の路面の摩擦係数を計測する。例えば移動体1Aが自動車である場合、摩擦係数計測部140は、例えば、先端に重りの付いた紐を道路に垂らした状態で、紐にかかる張力を測定するセンサである。例えば、センサが、路面との摩擦によって紐が引っ張られる力を測定することによって、路面の摩擦係数を計測することが可能となる。
 また、移動体1Aが自動車である場合、摩擦係数計測部140は、自動車のタイヤ自体のスリップ率に基づいて摩擦係数を算出してもよい。摩擦係数と水分情報とを対応付けて取得することにより、路面上の各位置における水分情報と摩擦係数との関係の把握が可能となる。これにより、情報センター2では、予測部260によって、摩擦係数を計測した時刻より後の時刻における路面の摩擦係数を予測することが可能となる。道路の摩擦係数が分かることで、さらに安全な自動車の走行が可能となる。
 加圧部150は、移動体1Aが通行中の路面に圧力を加える。凹凸計測部160は、加圧部150による加圧前後の路面の表面凹凸の変化を計測する。これにより、路面上の水分の硬さを計測することが可能となる。例えば、積雪状態と表面を雪が覆う凍結状態との判別には、加圧前後の表面凹凸を計測する手法が有効である。
 移動体1Aが自動車である場合、加圧部150は、自動車のタイヤである。このとき、凹凸計測部160は、タイヤの前後の路面上の表面凹凸を計測する。
 なお、加圧部150は、例えば、超音波を出力する超音波発信源、又は、圧縮空気を放出する放出機構でもよい。これにより、瞬間的に路面に対する加圧が可能となる。これによって、1つの凹凸計測部160によって、加圧前後の表面凹凸を計測することが可能となる。
 凹凸計測部160は、例えば、TOF(Time Of Flight)式のカメラ、又は、自発光タイプの赤外カメラ、及び、TOF式のカメラ若しくは赤外カメラから出力される信号を処理する信号処理回路などで実現されてもよい。凹凸計測部160は、照射した光の路面による散乱光の光量に基づいて表面凹凸を算出してもよい。
 また、凹凸計測部160は、ミリ波レーダー、超音波レーダー、又は、レーザー光レーダーなどの距離計測器、及び、計測結果を処理する処理回路で実現されてもよい。凹凸計測部160は、移動体1Aが道路を通行中の路面と移動体1Aとの距離の時間変化から表面凹凸を計測してもよい。
 また、加圧部150がタイヤである場合であっても、例えば、タイヤ前の路面とタイヤの後の路面との両方が視野に入る位置に凹凸計測部160を備えてもよい。これにより、1つの加圧部150(具体的には、1つのタイヤ)と1つの凹凸計測部160(具体的には、1つのTOF式のカメラなど)とによって、路面の硬さを計測することが可能となる。
 また、凹凸計測部160は、タイヤの後方の広い領域を計測の対象領域としてもよい。具体的には、凹凸計測部160は、タイヤが通過した路面、すなわち、タイヤによって加圧された路面と、タイヤが接していない路面との両方の表面凹凸を計測する。そして、凹凸計測部160は、加圧された路面と加圧されなかった路面との表面凹凸の差異を判定してもよい。この場合も、路面の硬さを計測することが可能となる。
 また、図示しないが、加圧前後の凹凸形状の変化を計測する方法のほかに、路面表面を振動させて振幅を計測する手法を用いてもよい。これにより、雪と氷との判別精度の向上に効果を発揮する。路面に振動を加える加振部としては、加圧部150と同じく、例えば、超音波発信源又はスピーカーなどの音源を用いることができる。
 以上のように、移動体1Aでは、路面の摩擦係数、及び、表面凹凸を示す表面情報が取得される。なお、表面情報は、摩擦係数及び表面凹凸のいずれか一方のみを示していてもよい。移動体1Aは、摩擦係数計測部140を備えていなくてもよく、加圧部150及び凹凸計測部160を備えていなくてもよい。
 図5に示す路面状態予測システム1cでは、水分情報と、位置情報と、環境情報と、表面情報とが、情報センター2に送信される。
 予測部260は、表面情報に基づいて、摩擦係数又は表面凹凸を計測した時刻より後の時刻における路面の摩擦係数を予測する。具体的には、予測部260は、対象時刻における対象路面の摩擦係数を予測する。例えば、予測部260は、予測部220によって予測された路面の水分状態に基づいて、表面情報が示す摩擦係数であって計測時刻の摩擦係数からの変化を予測する。
 例えば、計測時刻から対象時刻までの間に、路面の凍結の割合が増えたことが予測された場合、予測部260は、対象時刻の摩擦係数として、計測時刻の摩擦係数より小さな値を算出する。あるいは、計測時刻から対象時刻までの間に、路面の乾燥の割合が増えたことが予測された場合、予測部260は、対象時刻の摩擦係数として、計測時刻の摩擦係数より大きな値を算出する。また、例えば、計測時刻から対象時刻までの間に、表面凹凸が増えたことが予測された場合、予測部260は、対象時刻の摩擦係数として、計測時刻の摩擦係数より大きな値を算出する。
 このように、図5に示す路面状態予測システム1cによれば、対象時刻における路面の摩擦係数が予測されるので、自動車の安全な走行を実現することができる。
 次に、路面状態予測システム1の更に別の構成について、図6を用いて説明する。図6は、本実施の形態に係る路面状態予測システムの別の構成を示すブロック図である。
 図6に示す路面状態予測システム1dは、図4に示す路面状態予測システム1bと比較して、移動体1Aが、環境情報取得部130を備えずに、制御部170と、移動速度計測部180と、時刻取得部190とを備える点が相違する。また、図6では、水分情報取得部110及び位置情報取得部120の詳細な構成を図示している。
 なお、図6に示す移動体1Aは、環境情報取得部130を備えてもよい。同様に、図6に示す移動体1Aは、図5に示す摩擦係数計測部140、加圧部150、凹凸計測部160を備えてもよい。
 図6に示すように、水分情報取得部110は、近赤外光源部111と、光検出部112と、放射温度計測部113と、判別部114とを備える。水分情報取得部110は、赤外光の路面による散乱反射光の強度に基づいて、当該路面上の水分をスポット的に検出する。赤外光が照射される領域が、水分の検出の対象エリア、すなわち、計測エリアである。
 近赤外光源部111は、近赤外光を出射する。具体的には、近赤外光源部111は、移動体1Aが通行中の道路の路面に向けて近赤外光を出射する。近赤外光源部111は、例えば、LED(Light Emitting Diode)又はレーザー素子などの固体発光素子である。
 光検出部112は、近赤外光源部111が出射した近赤外光の路面による散乱反射光を受光する。散乱反射光の強度によって、水分の検出が行われる。光検出部112は、例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタなどの光電変換素子で実現される。
 なお、近赤外光の出射方向は、例えば、移動体1Aの前方であって、移動体1Aが走行中の通行帯であるが、これに限らない。近赤外光の照射方向は、移動体1Aの後方でもよい。あるいは、近赤外光の照射方向は、移動体1Aの左側方又は右側方であってもよい。この場合、近赤外光は、移動体1Aが走行している自車線ではなく、対向車線、中央分離帯、路側帯、自転車通行帯、又は、歩道などの他の通行帯に照射される。これにより、自車線ではなく、対向車線などのその他の通行帯の路面の水分状態を検出することができる。
 例えば、移動体1Aには、近赤外光源部111及び光検出部112の組が複数搭載されていてもよい。これにより、複数の通行帯の路面の水分状態を検出することができる。
 放射温度計測部113は、路面の温度を測定する。放射温度計測部113は、例えば、非接触式の温度センサであり、路面から放射される赤外放射量を測定することで、路面の温度を測定する。
 判別部114は、水分情報が示す水分が水、氷、雪又はこれらの混合状態のいずれであるかを判別する。具体的には、判別部114は、路面上の水分の状態が、乾燥、水、氷若しくは雪、又は、これらの2つ以上の混合状態のいずれであるかを判別することで、水分状態を示す状態情報を生成する。
 また、判別部114は、水、氷、雪又はこれらの混合状態の路面上での拡がり具合を判別する。拡がり具合は、面積などで表される。
 判別部114は、プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどで実現される。なお、判別部114は、制御部170と同じハードウェア資源を用いて実現されてもよい。
 本実施の形態では、移動体1Aが移動するため、スポット型の水分情報取得部110によって、複数の位置の水分情報を取得することが可能となる。スポット型の水分情報取得部110は、二次元型の水分情報取得部より安価で小型な構成となる。
 なお、詳細については実施の形態6で説明するが、二次元型の水分情報取得部は、複数の受光領域が行列状に並んだ受光素子を用いて、受光領域毎に水分の検出を行う。これにより、水分量の二次元分布を水分情報として取得することができる。移動体1Aは、二次元型の水分情報取得部を備えてもよい。これにより、水分の拡がりを計測する精度を高めることができる。
 また、移動体1Aがスポット型の水分情報取得部110を備える場合、計測エリアの一部が重なる複数の水分情報を取得してもよい。これにより、計測エリアのサイズより細かい解像度の水分量の分布情報を取得することが可能となる。したがって、スポット型の水分情報取得部110を備える場合でも、水分の拡がりを計測する精度を高めることができる。また、計測エリアの一部が重なる複数の水分情報を用いてサブピクセルシフト超解像処理を行うことにより、更に高解像度の水分量の分布情報とすることが可能となる。
 計測エリアのサイズは、例えば幅5cm以上である。これにより、高精度な路面の水分状態を計測することが可能となる。
 また、移動体1Aが自動車である場合は、計測エリアのサイズが幅10cm以上であってもよい。これにより、タイヤが通過する範囲の路面の水分状態を把握することが可能となる。なお、5cm以下の解像度で水分量の分布情報を取得してもよい。これにより、積雪状態と、凍結路面上に粉雪が乗った状態との違いの判別精度も向上させることが可能となる。また、1cm以下の解像度で水分量の分布情報を取得してもよい。これにより、圧雪と新雪との違いの認識精度を向上させることが可能となる。
 例えば、移動体1Aが少なくとも5cm又は1cm移動する度に、1回以上の路面の水分情報を取得してもよい。例えば、移動体1Aが自動車であって時速100km程度以下で走行している場合、水分情報取得部110の計測間隔(サンプリングレート)は1.8ms以下でもよい。これにより、5cmの移動毎に1回以上の計測を行うことができる。また、水分情報取得部110の計測間隔は0.3ms以下でもよい。これにより、1cmの移動毎に1回以上の計測を行うことができる。
 位置情報取得部120は、図6に示すように、GPS受信器121を備える。GPS受信器121は、GPS衛星からの電波を受信することにより、位置情報を取得する。
 制御部170は、移動体1Aが備える各構成要素を制御する。制御部170は、プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどで実現される。
 移動速度計測部180は、移動体1Aの移動速度を計測する。移動速度計測部180は、例えば、車輪の回転速度を検出するセンサなどで実現され、検出した回転速度に基づいて移動体1Aの移動速度を算出する。あるいは、移動速度計測部180は、GPS受信器121による位置情報に基づいて移動体1Aの移動速度を算出してもよい。また、移動速度計測部180は、GPS受信器121による位置情報と、車輪に設けられたセンサが検出した回転速度との両方から、移動速度を算出してもよい。
 時刻取得部190は、時刻を取得するタイマーである。
 続いて、本実施の形態に係る路面状態予測システム1~1dの動作を説明する。なお、以下では、一例として、図6に示す路面状態予測システム1dの動作を説明する。
 次に、図7を用いて、本実施の形態に係る路面状態予測システム1dによる水分情報の取得処理の流れについて説明する。図7は、本実施の形態に係る路面状態予測システム1dによる水分情報の取得処理を示すフローチャートである。具体的には、図7は、移動体1Aにおける路面の水分状態の検出処理を示している。
 制御部170は、路面の水分状態の検出処理を開始する。例えば、制御部170は、移動体1Aの移動が開始されたタイミングで、水分状態の検出処理を開始する。制御部170は、水分状態の検出処理を開始すると同時に時刻取得部190を動作させて、検出処理の開始時刻をメモリに記録する。
 まず、ステップS11では、位置情報取得部120が、位置情報を取得する。具体的には、GPS受信器121が、位置情報を取得する。
 次に、ステップS12では、移動速度計測部180が、移動速度を計測する。なお、移動速度の計測処理は行われなくてもよい。
 次に、ステップS13では、水分情報取得部110が、水分を検出し、水分状態を判別する。具体的には、制御部170による制御に基づいて、近赤外光源部111から水の吸収ピーク近傍の光を吸収光として路面に照射し、路面からの吸収光の散乱反射光を光検出部112が受光する。判別部114は、受光された光の強度をメモリに記憶する。次に、制御部170による制御に基づいて、近赤外光源部111から水の吸収ピーク以外の光を参照光として路面に照射し、路面からの参照光の散乱反射光を光検出部112が受光する。判別部114は、受光された光の強度をメモリに記憶する。
 判別部114は、メモリに記憶した強度値に基づいて、水、氷、雪の有無を判別する。判別部114は、放射温度計測部113が計測する路面温度の値に基づいて、水と氷とを判別する。また、路面による吸収光又は参照光の散乱反射光の強度を計測することで、水分による太陽光の吸収率が求まる。なお、カメラなどの可視光の受光装置を太陽光の吸収率の計測手段として用いてもよい。これによって、蒸発、融解、融雪の変化速度をより高精度に算出することができる。
 次に、ステップS14で、判別部114は、路面の水分状態が変化したかどうかを判定する。水分状態の変化とは、乾燥、水、雪、氷の1つの状態から他の状態に変化することである。例えば、判別部114は、直前の水分の検出に基づく判別結果と、今回の判別結果とを比較することで、変化があったか否かを判定する。
 ステップS14で水分状態に変化がないと判定された場合(No)、次に、ステップS15で、制御部170は、移動体1Aの移動速度に変化があったかどうかを判定する。ステップS15で移動速度に変化がないと判定された場合(No)、ステップS12に戻り、上述した処理を繰り返す。水分状態又は移動速度に変化がない場合、直前のデータを利用することができるので、データの蓄積を行わなくてもよい。
 ステップS16では、ステップS14で水分状態の変化があると判定された場合(Yes)、又は、ステップS15で移動速度に変化があると判定された場合(Yes)、制御部170は、時刻取得部190から時刻情報を取得する。
 次に、ステップS17において、蓄積部230は、水分状態を示す状態情報などのデータを蓄積する。例えば、移動体1Aは、通信部(図示せず)を介して、時刻情報、位置情報、状態情報及び速度情報を情報センター2に送信する。
 情報センター2では、送信された時刻情報、位置情報、状態情報及び速度情報を収集部210が取得する。蓄積部230は、時刻情報、位置情報、状態情報及び速度情報と、天候情報とを対応付けて記憶部240に蓄積する。なお、天候情報は、天候情報取得部250によって取得された、時刻情報が示す日時の天候を示す情報である。なお、ここでは、情報センター2において、データの蓄積が行われる例を示したが、移動体1Aが備える記憶部にデータが蓄積されてもよい。
 次に、ステップS18では、水分状態の検出処理を完了するか否かを判定する。ステップS18で、検出処理を完了しないと判定された場合、ステップS11に戻り、上述した処理が繰り返される。水分状態の検出処理を完了するか否かは、移動体1Aが、予め設定された経路を移動し終えたこと、又は、移動体1Aが移動を停止したことなどを示す情報に基づいて、制御部170が判定する。
 続いて、図8を用いて、本実施の形態における路面上の水分の検出結果に基づいて得られた状態情報などを含む蓄積データについて説明する。図8は、本実施の形態に係る路面状態予測システム1dの記憶部240に蓄積された蓄積データ241の一例を示す図である。
 例えば、蓄積データ241には、日時を示す時刻情報と、位置情報と、路面の水分状態を示す状態情報と、移動速度を示す速度情報とが対応付けられている。さらに、天候情報として、天候、気温、降水量、降雪量、風向、日照時間、湿度、気圧情報が対応付けられている。
 図8に示すように、時刻情報と位置情報と状態情報と速度情報とが対応付けて記憶されているので、時刻情報から計算される時間に移動速度を乗じることで、道路上の任意の地点での水分分布を知ることができる。
 なお、蓄積データ241には、収集部210が収集した情報だけでなく、予測部220による予測結果が含まれてもよい。具体的には、蓄積部230は、対象時刻及び対象位置における予測結果を状態情報として、対象時刻の天候情報と対応付けて記憶部240に記憶してもよい。
 次に、図9を用いて、路面の水分状態の予測処理について説明する。図9は、本実施の形態に係る路面状態予測システム1dによる路面の水分状態の予測処理の一例を示すフローチャートである。
 まず、ステップS21で、予測したい1つ以上の候補地点を設定する。候補地点は、緯度及び経度の組で表される。例えば、予測部220は、ディスプレイなどに候補地点の入力画面又は選択画面を表示し、ユーザからの選択を受け付ける。選択画面に表示させる選択の候補は、例えば、蓄積データ241に含まれる全ての位置情報が示す位置である。
 あるいは、予測部220は、地図を表示し、地図上の位置を選択させることで、候補地点を設定してもよい。また、予測部220は、緯度及び経度、候補地点の名称、又は、道路の管理番号などを直接入力するための入力画面を表示してもよい。
 次に、ステップS22で、予測部220は、ステップS21で設定された1つ以上の候補地点から1つを選択し、選択した候補地点の緯度及び経度を取得する。ステップS22で選択された候補地点が、予測対象となる対象位置である。
 次に、ステップS23で、予測部220は、対象位置における過去の路面の状態情報を取得する。具体的には、予測部220は、記憶部240に記憶された蓄積データ241から、対象位置の緯度及び経度に対応するデータを読み出す。具体的には、予測部220は、対象位置の時刻情報、状態情報、及び、天候情報を取得する。
 次に、ステップS24で、天候情報取得部250は、対象位置での現在時刻までの天候情報を取得する。なお、予測の対象時刻が現在時刻より過去の時刻である場合、天候情報取得部250は、対象位置での対象時刻までの天候情報を取得する。
 次に、ステップS25では、天候情報取得部250は、現在時刻からN時間後の天候の予測情報を取得する。天候の予測情報は、いわゆる天気予報などであり、天候情報取得部250が気象庁などから取得する。
 次に、ステップS26では、予測部220は、過去の路面の水分状態と現在時刻までの天候情報とに基づいて、現在時刻での路面の水分状態を予測する。
 次に、ステップS27で、予測部220は、所定のアルゴリズムを実行することによって対象位置でのN時間後の路面の水分状態を予測する。なお、ステップS26及びS27での予測処理の詳細なアルゴリズムは、図10を用いて後で説明する。
 次に、ステップS28で、予測部220は、ステップS21で設定された1つ以上の予測の候補地点の中にまだ予測が完了していない候補地点があるか否かを判定する。予測していない候補地点があれば(Yes)、ステップS22に戻って上述した処理を繰り返す。
 ステップS28において予測していない候補地点が無ければ(No)、ステップS29において、予測部220は、地点毎の予測結果をまとめた予測データを作成する。予測データは、情報として扱いやすいように位置情報と予測結果との組合せで表してもよい。あるいは、情報の閲覧性を良くするために、地図上に予測結果を表示してもよい。
 なお、ステップS26及びS27では、直近の路面の水分状態、水分分布及び天候情報と、現在の天候情報とから水分分布の変化を予測する。基本的には、直近に検出された水分が水であれば、その後、降雨及び降雪が無く、気温が上昇すれば、蒸発により次第に水は減っていく。このとき、検出された水の範囲が広ければ、水の消失には時間がかかり、狭ければ早く水が消失する。
 一方、気温が下がって路面温度が0℃を下回るようになると、水分の凍結の可能性が高まる。路面温度の変化には気温以外に、路面からの熱放射、過去の天候により路面に蓄積された熱量などが関係するので、水分情報を取得した時刻での天候情報も参考にする。
 また、直近に検出した水分が雪であれば、路面温度が0℃未満であれば、雪の状態を維持し、路面温度が0℃を超えると融雪が始まる。この状態で、気象変化により路面温度が0℃を下回ると路面が凍結する。
 直近に検出された水分が氷の場合も、路面温度が0℃を境に、氷の状態を維持するか、水に変化するかが分かれる。さらに、その後の気象変化によって再度凍結するか、乾燥路面になるかを予測することが可能となる。
 この時、雪であっても氷であっても、その大きさ(面積)と天候情報とによって融解又は消失に至るまでの時間を計算し、予測を行う。さらに、図8に示した路面状態と天候情報との関係を機械学習することによって、予測を行うこともできる。いずれの予測方法であっても路面状態が乾燥、水、雪、及び、氷のいずれであるか、及び、それぞれの領域の比率が分かることによって予測精度を上げることが可能となる。
 以下では、水分状態の予測に用いるアルゴリズムの一例について説明する。
 次に、図10を用いて、図9のステップS26及びステップS27における所定のアルゴリズムの一例について説明する。図10は、本実施の形態に係る路面状態予測システムの予測アルゴリズムを示すフローチャートである。
 まず、ステップS101において、予測部220は、初期の路面比率(Rd、Rw、Rs、Ri)を読み込む。路面比率を示す記号の添え字d、w、s、iはそれぞれ乾燥、湿潤、積雪、凍結を示す。また、Rd+Rw+Rs+Ri=1である。つまり、路面比率の合計値は1である。
 具体的には、予測部220は、蓄積データ241から、予測の対象位置における水、雪及び氷の割合を路面比率として取得する。例えば、図8に示す蓄積データ241では、同じ緯度及び経度で表される位置において12個の状態情報が含まれている。12個の状態情報のうち、1個が水であるので、Rw=1/12≒0.08となる。2個が氷であるので、Ri=2/12≒0.17となる。9個が雪であるので、Rs=9/12≒0.75となる。乾燥はないため、Rd=0.0である。
 次に、ステップS102では、予測部220は、天候情報を読み込む。具体的には、予測部220は、ステップS24及びS25で天候情報取得部250によって取得された、現在時刻からN時間後までの天候情報を読み込む。
 次に、ステップS103では、予測部220は、天気補正係数Cf、Cc、Cr、Csを設定する。天気補正係数を示す記号の添え字f、c、r、sはそれぞれ、晴れ、曇り、雨、雪である。天気補正係数は、それぞれの天気における水分の状態遷移のしやすさを示している。例えば、氷が水に変わる、若しくは、この逆、又は、雪が水に変わる場合に、晴れであれば、Cf=1、曇りであればCc=0.8というように設定する。設定値は、初期値を与えた後、予測地点毎による機械学習を行うことで、随時、最適な値に更新されてもよい。これにより、更に精度の高い予測が可能となる。
 次に、ステップS104で、予測部220は、降雪量Asを設定する。降雪量Asは、ステップS102で読み込んだ天候情報に含まれる降雪量[cm]である。
 次に、ステップS105で、予測部220は、降雨量Arを設定する。降雨量Arは、ステップS102で読み込んだ天候情報に含まれる降雨量[mm]である。
 次に、ステップS106で、予測部220は、温度Tを設定する。温度Tは、ステップS102で読み込んだ天候情報に含まれる気温[℃]である。
 なお、天候情報に降雪量、降雨量及び気温の少なくとも1つが含まれていない場合、対応する各ステップは省略されてもよい。また、ステップS102で、時刻の異なる複数の天候情報を読み込んだ場合、降雪量、降雨量及び気温は時刻毎に設定される。
 次に、ステップS107、S108、S109において、予測部220は、降雪量、降雨量及び初期の路面比率の各々と、天気補正係数及び温度とを用いて水分状態の計算を行う。なお、ステップS107~S109が実行される順序は、特に限定されず、同時に並列処理で実行されてもよい。
 まず、ステップS107では、予測部220は、降雪量Asの雪が水に遷移する量を計算する。例えば、温度Tが0℃未満であれば、雪の量は変化せず、温度Tが0℃以上になると、温度Tに比例して水に変わるというモデルを利用する。予測部220は、変化した雪の量に天気補正係数を乗算して、雪から水への変化量を補正する。
 ステップS108では、予測部220は、降雨量Arの雨が消失又は氷に遷移する量を計算する。例えば、温度Tが0℃未満であれば、温度Tの絶対値に比例して氷に変わり、温度Tが0℃以上になると、温度Tに比例して水が消失するというモデルを利用する。予測部220は、変化した水の量に天気補正係数を乗算して、水から氷への変化量、又は、水の消失量を補正する。
 ステップS109では、予測部220は、初期の路面比率Rd、Rw、Rs及びRiの各々が、水の状態遷移により変化する量を計算する。ステップS109では、ステップS107及びS108と同様のモデルに基づいて計算することができる。
 ステップS110では、予測部220は、ステップS107、S108及びS109で計算して得られた水分状態の量を、水、雪、氷の状態毎に積算する。
 最後に、ステップS111において、予測部220は、乾燥、湿潤、積雪、凍結の比率を計算する。乾燥の比率は、1から湿潤、積雪及び凍結の比率の和を差し引いた値である。
 なお、図10に示した予測アルゴリズムは、天候情報と水分分布の大きさを示す初期路面比率とを用いる一例であり、これに限定されない。水分状態の遷移モデルの変更、計算用パラメータの追加、又は、機械学習の手法を応用してもよい。適宜変更を加えることにより、より精度の高い予測が可能となるのは言うまでもない。
 次に、図11を用いて、実際に予測を行った一例について説明する。図11は、水分状態の予測結果の一例を示す図である。図11の(a)は、初期の路面比率が乾燥:湿潤:積雪:凍結=0.3:0:0.25:0.45であり、天気が曇り、温度5℃の時の予測結果を示している。図11の(a)の各行には、図10で説明したステップ毎の値が示されている。図11の(a)の最下段には、予測値(具体的には、予測された路面比率)が示されている。
 図11の(a)の初期の路面比率と予測値とを比較すると、湿潤路面及び乾燥路面が増加している。図11の(a)に示す例では、降雪量及び降雨量が0であることから、天気及び気温の影響によって、積雪及び凍結の融解が進むと推測できる。このため、当該推測結果と同じように、予測が精度良く行うことができていることが分かる。
 図11の(b)は、初期の路面比率が乾燥:湿潤:積雪:凍結=0.3:0.25:0.45:0であり、天気が雪、温度-5℃の時の予測結果を示している。図11の(b)では、降雪による積雪の増加と、湿潤領域の凍結への遷移とが予測できていることが分かる。
 ここでは、乾燥:湿潤:積雪:凍結の路面比率の推移を予測する方法について説明したが、路面水分の厚み、及び、温度の推移を予測する方法についても同様の方法が用いられる。水分の厚みの変化を予測する場合も、初期の路面上の水分の厚み情報と天候情報とに基づいて予測を開始し、降雪量、降雨量、気温などの情報に基づいて将来を予測する。
 また、路面比率、厚みどちらの予測の場合も、水分表面による太陽光の吸収率と日射量とを掛け合わせた値に基づいて水分温度を予測し、水分温度から路面の水分状態を予測することが可能となる。この際、水分情報取得部110で計測した時刻の路面の水分温度を示す情報も予測に重要な指標となる。
 本実施の形態では、移動体の移動速度と時間情報とから水分状態の分布の大きさを知ることができる。したがって、本実施の形態に係る路面状態予測システム1は、スポット型の水分情報取得部110を備える簡素な構成でありながら、高精度な路面水分状態予測が可能となる。さらに、本実施の形態に係る路面状態予測システム1において情報センター2の蓄積部230が、蓄積した情報の更新機能を有してもよい。
 図12は、本実施の形態に係る路面状態予測システム1dによる情報の更新処理を示すフローチャートである。
 図12に示すように、蓄積部230は、例えば毎正時などの所定のタイミングで、情報の更新処理を開始する。
 まず、ステップS41では、蓄積部230は、特定の地点において所定時間以内に路面の水分状態を示す情報の更新があったか否かを判定する。所定時間とは、例えば1時間である。例えば、蓄積部230は、収集部210が、特定の地点を示す位置情報と、当該位置情報に対応付けられた状態情報とを、複数の移動体のいずれかから取得したか否かを判定する。蓄積部230は、収集部210が、特定の地点を示す位置情報と、当該位置情報に対応付けられた状態情報とを取得した場合に、情報の更新があったと判定する。
 ステップS41で情報の更新があったと判定された場合(Yes)、路面の水分状態を示す状態情報などが、直近に更新されたことを意味するので、情報の更新処理を終了する。
 ステップS41で情報の更新が無かったと判定された場合(No)、ステップS42で、天候情報取得部250は、現在時刻までの天候情報を取得する。
 次に、ステップS43で、予測部220は、過去の路面の水分状態と現在時刻までの天候情報とに基づいて、現在時刻での路面の水分状態を予測する。具体的な処理は、ステップS26での処理と同じである。例えば、ステップS43では、予測部220は、図10に示した予測アルゴリズムに基づいて水分状態を予測する。
 次に、ステップS44で、蓄積部230は、予測部220によって予測された現在の路面状態を、状態情報として記憶部240に記憶する。これにより、情報の更新処理が終了する。
 このように、蓄積部230に情報の更新機能をもたせることで、蓄積データ241を、所定時間毎に更新される鮮度の高い情報に保つことができる。これにより、予測部220は、精度の高い予測を行うことができる。新たに、状態情報及び位置情報などを移動体から収集されない場合であっても、所定時間毎に路面の水分状態が更新されるので、常に新しい水分状態の予測データとして利用することが可能となる。
 (実施の形態2)
 続いて、実施の形態2に係る路面状態予測システムについて、図13を用いて説明する。
 図13は、本実施の形態に係る路面状態予測システム301の構成を示すブロック図である。
 図13に示すように、路面状態予測システム301は、図2に示す路面状態予測システム1と比較して、新たに配信部370を備える点が相違する。具体的には、情報センター2は、配信部370を備える。
 配信部370は、予測部220による予測結果を含む配信情報を配信する。配信先は、走行中の車両、道路管理者、交通管理者、交通情報事業者、運輸事業者、又は、郵便事業者などである。
 配信部370は、例えば、配信先からの配信要求を受けた場合に、配信要求への応答として配信情報を配信する。配信情報には、予測結果だけでなく、自動運転の可否を示す運転可否情報などが含まれてもよい。
 運転可否情報には、自動運転の可否だけでなく、手動運転の困難度合いが含まれてもよい。例えば、通行の難易度、事故確率の上昇度、又は、制限速度などを示す情報が、運転可否情報には含まれてもよい。このとき、運転可否情報は、車両の種別毎の運転の困難度合いを示してもよい。例えば、運転可否情報は、路面に積雪があるためスタッドレスタイヤを装着している車両は通行可能であるが、ノーマルタイヤを装着している車両は通行不可能であることを示してもよい。
 また、運転可否情報には、白線の有無、積雪による白線の可視状況、道路の陥没若しくは亀裂の有無、落石若しくは倒木の有無、霧の発生などの自動運転又は手動運転の妨げになりうる要素を示す情報が含まれてもよい。これらの情報は、例えば、移動体1Aに搭載された可視光カメラなどによって撮影された画像から取得され、水分情報などともに情報センター2に送信され、記憶部240に記憶されたものである。
 このように、本実施の形態に係る路面状態予測システム301は、配信部370を備えることにより、道路の利用者、道路管理者、交通管理者、交通情報事業者などに水分状態の予測結果を提供することができる。これにより、道路利用者による安全な道路の選択、又は、道路管理者による危険な道路の安全対策(例えば、融雪剤若しくは凍結防止剤の散布処理)の実施などに有益な情報提供を行うことが可能となる。
 また、交通管理者による危険な道路の利用制限、又は、交通情報事業者による道路利用者への交通情報の提供に有益な情報提供などを行うことが可能となる。
 なお、本実施の形態において、実施の形態1に記載した多様な構成を併用することで、より高度な水分状態の予測が可能となる。
 (実施の形態3)
 続いて、実施の形態3に係る路面状態予測システムについて、図14を用いて説明する。
 図14は、本実施の形態に係る路面状態予測システム302の構成を示すブロック図である。
 図14に示すように、路面状態予測システム302は、図4に示す路面状態予測システム1bと比較して、新たに配信部370と、報知部380と、判定部381と、探索部382とを備える点が相違する。なお、図14に示す移動体1Aは、環境情報取得部130を備えていてもよい。
 図14に示すように、路面状態予測システム302では、情報センター2の配信部370が、配信情報を複数の移動体1C及び1Dに配信する。移動体1C及び1Dは、路面上の水分の検出を行う機能を有しない移動体である。移動体1C及び1Dは、例えば、四輪自動車又は二輪車などの路面上を走行する車両であるが、これに限らない。
 移動体1C及び1Dはそれぞれ、報知部380を備える。報知部380は、予測部220による予測結果を報知する。具体的には、報知部380は、移動体1C又は1Dの進路に路面凍結、積雪、水たまりが予測される場合に、画像、音声又は音によって運転者に対して注意喚起を行う。報知部380は、例えば、ディスプレイ又はスピーカーなどである。
 報知部380は、移動体1Cに搭載されたカーナビゲーションシステムと連携していてもよい。例えば、図14に示すように、移動体1Cは、判定部381と、探索部382とを備える。
 判定部381は、予測部220による予測結果に基づいて道路の通行の可否を判定する。具体的には、判定部381は、目的地までの経路上に、路面凍結、積雪、水たまりがあるかどうかを判定し、路面凍結、積雪、水たまりがある場合に通行ができないと判定する。
 探索部382は、判定部381によって通行ができないと判定された場合に、迂回路を探索する。探索部382は、移動体1Cの現在地と目的地とを結ぶ複数の経路の中から、通行可能で、かつ、距離が最も短い経路を迂回路として選択する。探索部382は、複数の迂回路を探索してもよい。
 報知部380は、さらに、探索部382によって探索された迂回路を報知する。例えば、報知部380は、迂回路を表した地図を提示する。
 なお、本実施の形態では、移動体1C及び1Dが報知部380を備える例を示したが、移動体1A及び1Bが報知部380を備えてもよい。あるいは、報知部380は、道路脇などに設けられてもよい。この場合、移動体の運転者だけでなく、道路を利用する歩行者にも路面の水分状態の予測結果などを提供することができる。
 また、移動体1Cは、判定部381及び探索部382を備えていなくてもよい。情報センター2が、判定部381及び探索部382を備えていてもよい。例えば、移動体1Cは、配信情報を要求する際に移動体1Cの位置を示す位置情報を送信する。判定部381は、移動体1Cの位置情報に基づいて、移動体1Cの通行予定の道路の通行の可否を判定する。配信部370は、判定部381によって通行ができないと判定された場合に、探索部382が探索した迂回路を示す情報を、配信情報に含めて移動体1Cに配信してもよい。
 なお、本実施の形態において、実施の形態1に記載した多様な構成を併用することで、より高度な水分状態の予測が可能となる。
 (実施の形態4)
 続いて、実施の形態4に係る路面状態予測システムについて、図15及び図16を用いて説明する。
 図15は、本実施の形態に係る路面状態予測システム303の構成を示すブロック図である。
 図15に示すように、路面状態予測システム303は、図14に示す路面状態予測システム302と比較して、新たに改変情報取得部390を備える点が相違する。本実施の形態では、情報センター2が改変情報取得部390を備える。
 改変情報取得部390は、道路の改変に関する改変情報を取得する第3取得部の一例である。改変情報取得部390は、外部装置からの無線又は有線を介した通信によって改変情報を取得する。
 改変情報は、道路の改変を行った位置と、改変の内容とを示す情報である。道路の改変は、例えば、道路管理者などによって行われる除雪作業、排水作業、又は、凍結の融解作業などである。除雪剤又は凍結防止剤の散布なども道路の改変に含まれてもよい。改変情報には、道路管理者が道路の改変後に行った水分の検出結果に基づく、路面の水分状態を示す状態情報が含まれてもよい。
 蓄積部230は、改変情報に基づいて、記憶部240に記憶された蓄積データ241に含まれる状態情報を更新する。例えば、改変情報に状態情報が含まれる場合、蓄積部230は、改変情報に含まれる位置に対応する蓄積データ241内の状態情報を、改変情報に含まれる状態情報に置き換える。
 続いて、図16を用いて、情報の更新の具体的な処理について説明する。図16は、本実施の形態に係る路面状態予測システム303による情報の更新処理を示すフローチャートである。
 まず、ステップS51で、改変情報取得部390は、外部装置から、道路の改変に関する改変情報を取得する。改変情報には、道路の改変を行った位置と、改変の内容とが含まれる。
 次に、ステップS52で、天候情報取得部250が、改変情報が示す位置の天候情報を取得する。
 次に、ステップS53で、蓄積部230が、改変情報と現在の天候情報とを関連づける。
 次に、ステップS54で、蓄積部230は、改変情報に基づいて状態情報を更新する。具体的には、蓄積部230は、改変情報に含まれる状態情報と、位置情報と、天候情報とを現在時刻に対応付けて記憶部240に蓄積する。
 本実施の形態によれば、例えば、道路管理者などによって、除雪作業、排水作業、又は、凍結の融解作業などの道路の改変が行われた場合に、その結果の路面状態を蓄積データ241に反映させることができる。これにより、路面の水分状態の予測精度を高めることができる。
 なお、本実施の形態において、実施の形態1に記載した多様な構成を併用することで、より高度な水分状態の予測が可能となる。
 (実施の形態5)
 続いて、実施の形態5に係る運転支援システムについて、図17を用いて説明する。
 図17は、本実施の形態に係る運転支援システム400の構成を示すブロック図である。運転支援システム400は、実施の形態4で説明した路面状態予測システム303と、車両401に搭載された受信端末411とを備える。なお、図17では、路面状態予測システム303のうち、情報センター2の配信部370のみを図示している。
 図17に示す車両401は、自動運転機能を有する車両である。図17に示すように、車両401は、制御コントローラ402と、自動制御ECU(Engine Control Unit)403と、操舵部404と、制動部405と、駆動部406と、シャシー制御部407と、情報蓄積部408と、センサ群409と、ディスプレイ410とを備える。さらに、車両401は、受信端末411を備える。
 制御コントローラ402は、演算処理装置及びメモリなどで実現される。制御コントローラ402は、図17に示す他の構成要素との間で互いに信号を伝送する。制御コントローラ402は、受信端末411によって受信された配信情報に基づいて、車両401の自動運転を支援する制御部の一例である。具体的には、制御コントローラ402は、予測部220による予測結果に基づいて、車両401の自動運転を支援する。
 自動制御ECU(Engine Control Unit)403は、車両401の自動運転を制御するユニットである。自動制御ECU403は、車両401の状況、及び、車両401の周囲の状況に応じて、操舵部404、制動部405及び駆動部406を制御する。
 操舵部404は、自動運転時には自動制御ECU403からの指令を受け、車両401の進行方向に関わる制御を行う。
 制動部405は、自動運転時には自動制御ECU403からの指令を受け、車両401の制動に関わる制御を行う。
 駆動部406は、自動運転時には自動制御ECU403からの指令を受け、車両401のエンジン若しくはモータ又は駆動機構(図示せず)に関わる制御を行う。
 シャシー制御部407は、自動運転時には自動制御ECU403からの指令を受け、車両401のサスペンション(図示せず)に関わる制御を行う。
 情報蓄積部408は、車両401の走行経路、車両401の周囲の情報、車両401の情報などの車両401の走行に関わる情報を記憶するメモリである。情報蓄積部408からは、制御コントローラ402又は自動制御ECU403からのリクエストに応じて必要な情報が読み出される。
 センサ群409は、車両401の周囲、及び、車両401の各部の情報を検出する。例えば、センサ群409は、カメラ、ミリ波レーダー、速度センサなどの各種センサを含んでいる。センサ群409が検出した情報は、制御コントローラ402又は自動制御ECU403などに出力される。
 ディスプレイ410は、速度、エンジン回転数、充電器残量などの車両情報、及び、交通規制、周囲の車両位置、路面状態などの車両周囲情報などを表示する。
 受信端末411は、配信部370から配信された配信情報を受信する。受信端末411は、情報センター2と無線で通信を行うことで、配信情報を受信する。配信情報には、路面の水分状態の予測結果が含まれている。受信端末411が受信した配信情報は、制御コントローラ402に出力され、自動運転の支援に用いられる。
 図17に示す運転支援システム400について、その動作を説明する。
 制御コントローラ402は、自動運転を行うのか、運転者が運転を行うのかを運転者の指示により判断する。制御コントローラ402は、自動運転を行う場合には、自動制御ECU403に自動運転の指令を出力する。
 情報蓄積部408は、制御コントローラ402からの指令により、自動制御ECU403に走行経路、及び、走行経路における交通規制などの情報を逐次出力する。
 自動制御ECU403は、図示しない走行プログラムと、情報蓄積部408から出力された情報、及び、センサ群409からの信号に基づいて、操舵部404、制動部405、駆動部406、及び、シャシー制御部407を制御する。
 このとき、受信端末411が受信した配信情報に含まれる予測結果が、車両401の走行経路上での凍結、積雪又は水たまりの存在を示している場合、制御コントローラ402は、ディスプレイ410に予測結果を出力し、自動運転を中断して運転者に制御を委ねてもよい。あるいは、自動制御ECU403が、操舵部404、制動部405、駆動部406及びシャシー制御部407を制御して、危険を回避する走行を行うようにしてもよい。
 あるいは、制御コントローラ402は、迂回路を探索して走行経路を変更してもよい。つまり、制御コントローラ402は、図14に示す判定部381及び探索部382と同等の機能を有してもよい。
 このような構成とすることで、自車からはセンシングできない地点であっても、水分状態の予測結果に基づいて予め危険箇所を回避することができる。あるいは、車速の制御、又は、サスペンションの制御などを行うことができるので、安全な走行が可能となる。
 なお、車両401は、水分情報取得部110、予測部220、蓄積部230及び記憶部240を備えてもよい。例えば、車両401は、過去に通行した道路の路面上の水分を検出し、路面の水分状態を示す状態情報を記憶部240に記憶していてもよい。予測部220は、記憶部240に記憶されたデータに基づいて、路面の水分状態を予測し、予測結果を制御コントローラ402などに出力してもよい。これにより、情報センター2と通信を行わなくても、予測結果に基づいた運転支援を行うことができる。
 また、例えば、制御コントローラ402は、進行方向における路面の水分状態の予測結果に基づいて、車両401の制限速度を制御してもよい。例えば、制御コントローラ402は、予測結果が雪である場合、制限速度を60km/hに決定する。また、制御コントローラ402は、予測結果が凍結である場合、40km/hに決定する。また、制御コントローラ402は、予測結果が乾燥である場合、100km/hに決定する。なお、これらの数値は一例に過ぎず、道路の種類又は交通状況などに基づいて適宜変更されてもよい。
 制御コントローラ402は、予測結果に基づいて制限速度を決定し、決定した制限速度を自動制御ECU403に通知する。自動制御ECU403では、決定された制限速度内で自動運転を行う。このとき、制御コントローラ402は、決定した制限速度をディスプレイ410に表示することで、人間のドライバーに通知してもよい。
 (実施の形態6)
 続いて、実施の形態6に係る路面状態予測システムについて説明する。なお、以下の説明において、実施の形態1との相違点を中心に説明し、共通点の説明を省略又は簡略化する。
 図18は、実施の形態6に係る路面状態予測システム501の概要を示す模式図である。
 図18には、2台の監視ポスト501A及び501Bが、道路3の脇に設置されている様子が図示されている。監視ポスト501Aは、例えばトンネルの出口5の付近に設置されている。監視ポスト501Bは、橋梁4の付近に設置されている。監視ポスト501A及び501Bの設置場所は、上記に限らず、路面を監視すべき地点に設置される。監視ポスト501A及び501Bと情報センター2とは、有線又は無線通信によって相互に情報を伝送する。
 本実施の形態では、監視ポスト501A及び501Bが、実施の形態1に係る移動体1A及び1Bと同様に、路面上の水分を検出する機能を果たす。実施の形態1では、移動体1A及び1Bが移動することで検出エリアを変更することができるのに対して、本実施の形態では、監視ポスト501A及び501Bは、予め定められたエリアの路面上の水分を検出する。
 図19は、本実施の形態に係る路面状態予測システム501の構成を示すブロック図である。図19に示すように、監視ポスト501Aは、水分情報取得部510と、位置情報取得部120と、制御部530とを備える。なお、監視ポスト501Aと監視ポスト501Bとは、同じ構成を備える。このため、以下では、監視ポスト501Aの構成について説明する。
 制御部530は、プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどで実現される。制御部530は、水分情報取得部510及び位置情報取得部120の動作を制御する。
 水分情報取得部510は、監視ポスト501Aの近傍の道路の路面上の水分を検出することで、路面上の水分に関する水分情報を取得する。図19に示すように、水分情報取得部510は、熱画像撮像部511と、近赤外像撮像部512と、判別部513とを備える。
 熱画像撮像部511は、サーモパイル又はボロメーターなどの遠赤外線センサアレイを備え、路面からの放射エネルギーを温度分布として撮像する。熱画像撮像部511は、撮影範囲内の温度分布を示す熱画像を生成する。
 近赤外像撮像部512は、例えば、InGaAs又はPbSなどの半導体材料を用いて製造され、波長0.7μmから2.4μm程度の範囲の近赤外領域に感度を有するイメージセンサである。近赤外像撮像部512は、行列状に配置された複数の受光領域を有する。近赤外像撮像部512は、水の吸収波長の光に基づいて生成された対象画像と、水の吸収波長ではない波長の光に基づいて生成された参照画像とを取得する。
 近赤外像撮像部512は、制御部530によって切り替えが制御される複数の波長フィルター(図示せず)を備える。近赤外像撮像部512は、複数の波長フィルターのいずれかを通過した光を受光する。複数の波長フィルターの1つである第1フィルターは、水の吸収ピーク近傍の光を透過させるバンドパスフィルタである。また、複数の波長フィルターの1つである第2フィルターは、水の吸収ピーク以外の光を透過させるバンドパスフィルタである。
 第1フィルターを通過した光を複数の受光領域で光電変換することで、水の吸収波長での画像(対象画像)が得られる。第2フィルターを通過した光を複数の受光領域で光電変換することで、水の吸収波長ではない画像(参照画像)が得られる。
 判別部513は、検出した水分が水、氷、雪又はこれらの混合状態のいずれであるかを判別する。具体的には、判別部513は、近赤外像撮像部512によって得られた2枚の画像と、熱画像撮像部511によって得られた熱画像とに基づいて、路面上の水分の状態が、乾燥、水、氷若しくは雪、又は、これらの2つ以上の混合状態のいずれであるかを判別することで、状態情報を生成する。
 また、判別部513は、水、氷、雪又はこれらの混合状態の路面上での拡がり具合を判別する。拡がり具合は、面積などで表される。
 判別部513は、プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどで実現される。なお、判別部513は、制御部530と同じハードウェア資源を用いて実現されてもよい。
 判別部513は、対象画像と参照画像との各々の輝度値を比較することにより、水の二次元分布を取得する。具体的には、判別部513は、対象画像と参照画像とを画素(受光領域)毎に輝度値を比較する。判別部513は、参照画像の輝度値と対象画像の輝度値との差が大きい画素を、水分が検出された画素と判定する。全画素に対して比較処理を行うことで、水分の分布画像が得られる。
 また、判別部513は、参照画像の輝度値を所定の閾値と比較することによって、雪の分布を取得する。具体的には、判別部513は、参照画像の輝度値が所定の閾値より大きい画素を、雪が検出された画素と判別する。全画素に対して判定処理を行うことで、雪の分布画像が得られる。
 さらに、判別部513は、熱画像と水分の分布画像との組合せに基づいて、画素毎に水及び氷のいずれであるかを判定する。具体的には、判別部513は、水分の分布画像に基づいて水分が存在すると判定された全画素の各々に対して、熱画像の対応する画素の温度が0℃以上であるか否かを判定する。0℃以上であれば、当該画素は水の画素であり、0℃未満であれば、当該画素は氷の画素である。これにより、水の分布画像及び氷の分布画像が得られる。
 判別部513は、水、氷及び雪の分布画像に基づいて、撮影範囲である計測エリア内の水、氷及び雪の各々の占める面積の比率を算出する。判別部513は、算出した比率に基づいて計測エリア内の水分状態を示す状態情報を生成する。例えば、判別部513は、比率が最も大きい状態を当該計測エリアの水分状態と判定する。
 図示しないが、監視ポスト501Aは、情報センター2と無線又は有線で通信する通信部を備える。状態情報などは、通信部を介して位置情報と共に情報センター2に送信される。
 ここで、水分情報取得部510は、熱画像撮像部511の代わりに、道路に設置されたサーミスタ又は熱電対からなる温度センサによって取得された温度情報を用いてもよい。熱画像撮像部511を用いた場合には、温度センサの設置費用を軽減し、高分解能な温度分布の計測が可能となる。道路に設置された温度センサを用いた場合には、より正確に道路の温度を計測することが可能となる。両方を併用してもよく、道路に設置された温度センサから得られた温度の値を用いて、熱画像撮像部511の計測温度を校正することにより、正確で、かつ、高分解能な温度分布の計測が可能となる。
 また、水が存在しない場合の水の吸収波長における画像の輝度値を予め記憶しておいてもよい。これにより、水の吸収波長以外の波長の光源を備えない構成でも、水分量を計測することが可能となる。このため、低コスト化が可能となる。また、水の温度情報を必要としない場合は、水分情報取得部510は、熱画像撮像部511を備えなくてもよく、サーミスタ、熱電対などの温度センサからの情報を取得しなくてもよい。
 また、近赤外像撮像部512は、LED又はレーザーなどの近赤外光源と、InGaAs又はPbSなどの近赤外受光部とを備えていてもよい。これにより、周囲の平均水分量を計測することが可能になり、かつ、安価となる。
 また、例えば、上述の近赤外光源が光を照射する方向を変更してもよい。光が照射される領域を変更しながら、受光部で反射光を受光してもよい。光量の変化を計測することにより、カメラのように近赤外像を生成することが可能となる。
 また、監視ポスト501Aは、特定の位置を定点計測するように設置されている。このため、監視ポスト501Aを設置する際に、設置位置を示す位置情報を情報センター2の記憶部240に予め登録しておいてもよい。これにより、監視ポスト501Aは、位置情報取得部120を備えなくてもよい。なお、監視ポスト501Aが位置情報取得部120を備える場合には、監視ポストの設置毎に位置情報を登録する手間を軽減することが可能となる。
 なお、情報センター2では、天候情報取得部250が、監視ポスト501Aから送られてきた位置情報に合致する位置の天候情報を取得する。通常は、気象観測をする位置と監視ポスト501Aのある位置とは異なっているので、天候情報取得部250は、例えば、監視ポスト501Aの設置位置に最も近い位置の天候情報を取得する。
 また、監視ポスト501Aが、図4などに示す環境情報取得部130を備えてもよい。環境情報取得部130は、例えば、温度センサ、照度センサ、湿度センサ、気圧センサ、降水量センサ、風速センサなどで実現される。環境情報取得部130は、温度、太陽光の照度、湿度、気圧、降水量、風速などの環境情報を取得する。
 監視ポスト501Aが環境情報取得部130を備えることで、天候情報よりも路面上の場所ごとの詳細な環境情報を入手することが可能となる。これにより、各場所での路面の水分状態の変化を、より高精度に予測することが可能となる。
 ここで、情報センター2の記憶部240に記憶される蓄積データ241のデータ構造について、図20及び図21を用いて説明する。
 図20は、特定時刻での4箇所の位置での蓄積データ241の一例を示す図である。蓄積されたデータには、日時情報と、位置情報と、水分情報として計測エリア内の路面の水分状態と、計測エリア内での乾燥領域と水領域と雪領域と氷領域の比率とが記録されている。なお、路面の水分状態は、計測エリア内で最も比率の大きい領域の状態を示している。
 さらに、蓄積データ241には、天候情報として、天候、気温、降水量、降雪量、風向、日照時間、湿度、気圧情報が記録されている。図20に示した天候情報は、一例であり、他に露点温度、蒸気圧、雲量、全天日射量などのデータが含まれてもよい。
 図21は、特定位置での1時間毎の蓄積データ241の一例を示す図である。図21では、1時間毎の路面状態と、計測エリア内の乾燥領域、水領域、雪領域、氷領域の比率と、天候情報とが蓄積されているが、これに限らない。30分毎又は2時間毎などの所定時間毎に蓄積されてもよい。
 また、必ずしも等間隔に更新する必要は無く、例えば、降雨量、降雪量又は日射量が多い場合など、水分状態の変化が激しいと予測される場合には、更新頻度を高めてもよい。例えば、路面に水分が存在し、かつ、直前の計測時の水分温度が0℃以下であり、周囲気温が上昇中の場合、又は、路面に水分が存在し、かつ、直前の計測時の水分温度が0℃以上であり、周囲気温が低下中の場合などは、水分状態の変化が激しいと予測される場合に含まれる。これにより、より少ない情報から高精度な路面の水分状態の予測が可能となる。これにより、情報の送信コスト及び情報の蓄積コストを軽減することが可能となる。
 また、監視ポスト501Aは、水分を検出する専用の装置でなくてもよい。例えば、監視ポスト501Aは、街路灯又は信号機として活用可能なLED、有機EL(Electroluminescence)素子、無機EL素子などの光源を備えてもよい。複数の機能を実現することにより、設置コスト及び配線などの部材コストの削減が可能となる。
 また、監視ポスト501Aが街路灯又は信号機として機能する光源を備える場合、これらの光源を、水分情報の取得用の近赤外光源、又は、近赤外像撮像部512と同期して動作させてもよい。例えば、水分情報取得用の光源と街路灯又は信号機用の光源とを交互に照射し撮像することによって、高精度な水分情報の取得が可能となる。
 また、監視ポスト501Aは、人物又は車両などの動体の位置を計測する手段を備えていてもよい。監視ポスト501Aは、近赤外撮像装置などの画像を取得する手段を、動体の位置を計測する手段として備えてもよい。得られた画像に対して、背景差分法などのフレーム間の画像比較を行うことで、動く物体を計測することが可能となる。また、ミリ波レーダーなどを用いて動体を計測してもよい。
 また、監視ポスト501Aの周囲の監視の必要性を判定してもよい。監視ポスト501Aの周囲において、動体が頻繁に通る場所は、路面の水分状態を監視する必要性の高いエリアであると判断できる。その一方で、動体が過去に一度も通過したことの無い場所、又は、めったに動体が通らない場所などは路面状態を監視する必要性の低いエリアであると考えられる。監視ポスト501Aの周囲の要監視エリアと監視不要エリアを判別し、要監視エリアのみの路面の水分状態を判別し、判別結果を示す状態情報を情報センター2などに送信してもよい。これにより、判別に要する処理量、及び、送信すべき情報量などを少なくすることができる。監視ポスト501Aの周辺の平均的な水分状態を示す状態情報を情報センター2に送信する場合よりも、高精度に判別された水分状態を示す状態情報を取得することが可能となる。
 また、監視ポスト501Aは、動体の移動速度及び大きさなどから、動体の種類を判別してもよい。これにより、車両と人とを判別し、車道の水分状態及び歩道の水分状態を区別することが可能となる。
 また、監視ポスト501Aは、実施の形態2などで示したスポット型の水分情報取得部110を備えてもよい。
 続いて、本実施の形態に係る路面状態予測システム501の動作を説明する。図22は、本実施の形態に係る路面状態予測システム501の第1の動作を示すフローチャートである。図22は、路面の水分状態の第1の予測処理を示している。
 まず、ステップS201で、予測したい1つ以上の候補地点を設定する。候補地点は、緯度及び経度の組で表される。例えば、予測部220は、ディスプレイなどに候補地点の入力画面又は選択画面を表示し、ユーザからの選択を受け付ける。選択画面に表示させる選択の候補は、例えば、蓄積データ241に含まれる全ての位置情報が示す位置である。
 次に、ステップS202で、予測部220は、ステップS201で設定された1つ以上の候補地点から1つを選択し、選択した候補地点の緯度及び経度を取得する。ステップS202で選択された候補地点が、予測対象となる対象位置である。
 次に、ステップS203で、予測部220は、記憶部240から対象位置の路面の水分状態を示す状態情報、及び、天候情報を取得する。
 次に、ステップS204で、天候情報取得部250は、対象位置での現在の天候情報を取得する。
 その後、ステップS205において、予測部220は、所定のアルゴリズムを実行することによって、対象位置の路面の水分状態を予測する。ステップS205の詳細は、図10を用いて説明した通りである。
 ステップS206では、予測部220は、ステップS201で設定された1つ以上の予測の候補地点の中にまだ予測が完了していない候補地点があるか否か判定する。予測していない候補地点があれば(Yes)、ステップS202に戻って上述した処理を繰り返す。
 ステップS206において予測していない候補地点が無ければ(No)、ステップS207において、予測部220は、地点毎の予測結果をまとめた予測データを作成する。
 次に、路面の水分状態の第2の予測処理について、図23を用いて説明する。図23は、本実施の形態に係る路面状態予測システム501の第2の動作を示すフローチャートである。なお、路面状態予測システム501は、図22に示す第1の動作と図23に示す第2の動作とのいずれを実行してもよい。
 まず、ステップS211において、予測部220は、予測時間Tを設定する。予測時間Tとは、予測を行う時間の範囲である。具体的には、予測時間Tは、現在から何時間後まで予測したいかを表す時間である。
 次に、ステップS212で、予測部220は、時間増分Nを1に設定する。時間増分Nは、予測の時間間隔を示している。つまり、N時間毎の水分状態の予測情報が生成される。N=1に設定されることで、現在から1時間後の水分状態の予測情報が生成される。
 次に、ステップS213では、予測部220は、予測したい1つ以上の候補地点を設定する。
 次に、ステップS214において、予測部220は、ステップS213で設定された1つ以上の候補地点から1つを選択し、選択した候補地点の緯度及び経度を取得する。
 次に、ステップS215では、予測部220は、記憶部240から対象位置の路面の水分状態を示す状態情報、及び、天候情報を取得する。
 次に、ステップS216では、天候情報取得部250は、対象位置での現在の天候情報を取得する。
 さらに、ステップS217では、天候情報取得部250は、N時間後の天候予測情報を取得する。天候予測情報は、いわゆる気象予報である。
 その後、ステップS218において、予測部220は、所定のアルゴリズムを実行することによって、対象位置のN時間後の路面の水分状態を予測する。ステップS218の詳細は、図10を用いて説明した通りである。
 ステップS219では、予測部220は、ステップS211で設定された1以上の予測の候補地点の中にまだ予測が完了していない候補地点があるか否かを判定する。予測していない候補地点があれば(Yes)、ステップS213に戻って上述した処理を繰り返す。
 ステップS219において予測していない候補地点が無ければ(No)、ステップS220において、地点毎の予測結果をまとめた第1予測データを作成する。第1予測データは、例えば、所定時刻(例えば、1時間後)における路面の水分状態を表す地図情報である。
 ステップS221では、予測部220は、時間増分Nと予測時間Tとを比較し、N≧Tであれば(Yes)、ステップS223において、予測部220は、1、2、・・・、T時間後の各々の第1予測データをまとめた第2予測データを作成する。第2予測データは、第1予測データの時間変化、具体的には、水分状態の予測地図の時間変化を表す情報である。
 一方、ステップS221においてN≧Tでなければ(No)、ステップS222でNの値を1だけ大きくし、ステップS213に戻って予測処理を続ける。このとき、ステップS218においては、ステップS215で取得する過去の路面の水分状態を示す状態情報と、ステップS216で取得する現在の天候情報及びステップS217で取得するN時間後の天候予測情報とに加えて、N-1時間後の予測結果にも基づいてN時間後の路面水分状態予測を行う。
 図23に示す第2の予測方法によれば、過去の天候情報と、将来の気象予測とに基づく精度の高い路面の水分状態の予測が可能となる。
 次に、路面の水分状態の第3の予測処理について、図24を用いて説明する。図24は、本実施の形態に係る路面状態予測システム501の第3の動作を示すフローチャートである。
 まず、ステップS301では、予測部220は、予測したい1つ以上の候補地点を設定する。
 次に、ステップS302では、予測部220は、予測時間Tを設定する。
 次に、ステップS303では、予測部220は、ステップS301で設定された1つ以上の候補地点から1つを選択し、選択した候補地点の緯度及び経度を取得する。
 次に、ステップS304では、予測部220は、時間増分Nを1に設定する。
 次に、ステップS305では、予測部220は、記憶部240から対象位置の路面の水分状態を示す状態情報、及び、天候情報を取得する。
 次に、ステップS306では、天候情報取得部250は、対象位置での現在の天候情報を取得する。
 次に、ステップS307では、天候情報取得部250は、N時間後の天候予測情報を取得する。
 次に、ステップS308において、予測部220は、所定のアルゴリズムを実行することによって、対象位置のN時間後の路面の水分状態を予測する。
 ステップS309では、予測部220は、時間増分Nと予測時間Tとを比較し、N≧Tであれば(Yes)、ステップS311において、予測部220は、1、2、・・・、T時間後の各々の予測結果をまとめた第1予測データを作成する。第1予測データは、所定位置における路面の水分状態の時間変化を表す情報である。
 ステップS309において、N≧Tでなければ(No)、ステップS310で、予測部220は、Nの値を1だけ大きくし、ステップS307に戻って予測処理を続ける。
 ステップS312において、予測部220は、ステップS301で設定された1つ以上の候補地点の中にまだ予測が完了していない候補地点があるか否かを判定する。予測していない候補地点があれば(Yes)、ステップS303に戻って上述した処理を繰り返す。
 ステップS312において予測していない候補地点が無ければ(No)、ステップS313において、ステップS311において作成した第1予測データをまとめた第2予測データを作成する。第2予測データは、例えば、地点毎の予測結果の時間変化を表す第1の予測データを地図上に表現したデータである。
 このとき、ステップS308においては、予測部220は、ステップS305で取得する過去の路面の水分状態を示す状態情報と、ステップS306で取得する現在の天候情報と、ステップS307で取得するN時間後の天候予測情報とに加えて、N-1時間後の予測結果にも基づいてN時間後の水分状態の予測を行う。図24に示した第3の動作によれば、過去の気象情報と、将来の気象予測とに基づく精度の高い水分状態の予測が可能となる。
 次に、路面の水分状態の第4の予測処理について、図25を用いて説明する。図25は、本実施の形態に係る路面状態予測システム501の第4の動作を示すフローチャートである。
 まず、ステップS321において、予測部220は、予測ルートをセットする。予測ルートは、移動の開始地点から終了地点までの経路に含まれる1つ以上の予測の候補地点と、移動開始地点から1つ以上の予測の候補地点の各々までの移動時間Nとの組として設定される。なお、予測の候補地点は、緯度と経度とで表される。また、移動時間Nは、移動速度又は道路の渋滞状況などに影響され、1つ以上の予測の候補地点の各々で異なる時間である。
 次に、ステップS322では、予測部220は、予測開始地点を設定する。
 次に、ステップS323では、予測部220は、ステップS322で設定された予測開始地点の緯度及び経度を示す情報を、対象位置として取得する。
 次に、ステップS324において、予測部220は、移動予測時間をNに設定する。
 次に、ステップS325では、予測部220は、記憶部240から対象位置の路面の水分状態を示す状態情報、及び、天候情報を取得する。
 次に、ステップS326では、天候情報取得部250は、対象位置での現在の天候情報を取得する。
 次に、ステップS327では、天候情報取得部250は、N時間後の天候予測情報を取得する。
 次に、ステップS328において、予測部220は、所定のアルゴリズムを実行することによって、対象位置でのN時間後の路面の水分状態を予測する。
 ステップS329では、予測部220は、ステップS321で設定された予測ルートに含まれる1つ以上の予測の候補地点の中に、まだ予測が完了していない候補地点があるか否かを判定する。予測していない候補地点があれば(Yes)、ステップS323に戻って上述した処理を繰り返す。
 ステップS329において予測していない候補地点が無ければ(No)、ステップS330において、予測部220は、地点毎の予測結果をまとめた路面の水分状態の予測データを作成する。
 このとき、ステップS328においては、予測部220は、ステップS325で取得する過去の路面の水分状態を示す状態情報と、ステップS326で取得する現在の天候情報と、ステップS327で取得するN時間後の天候予測情報とに加えて、N-1時間後の予測結果にも基づいてN時間後の水分状態の予測を行う。
 図25に示した第4の動作によれば、移動開始地点から移動終了地点までの予測ルートの路面状況について、過去の気象情報と、将来の気象予測に基づく精度の高い路面状況予測が可能となる。
 (その他)
 以上、本開示の一つ又は複数の態様に係る路面状態予測システム、運転支援システム、路面状態予測方法及びデータ配信方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上述した実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を各実施の形態に施したもの、及び、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の一つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。また、本明細書にて説明した路面状態予測方法により高精度な路面状態の予測が可能となる。このため、必ずしも水分情報の取得及び路面状態の予測が一体の装置で実行される必要はない。
 例えば、予測部220は、複数の移動体1A及び1Bから収集される水分情報に基づいて、移動体の移動経路毎に予測を行い、予測結果を一連の情報としてまとめてもよい。移動経路毎に予測結果をまとめることにより、移動経路上の路面の水分状態の予測を一覧することが可能になる。したがって、自動運転の可否などの運転の支援に効率良く利用することができる。
 また、複数の移動体1A及び1Bから水分情報を収集することで、水分状態の検出結果を広い領域で、数多く短期間で収集することができる。これにより、広範で精度の高い水分状態の予測結果の作成と利用とが可能となる。
 また、例えば、複数の移動体1A及び1Bが同じ道路を異なる時刻に通過した場合、計測した同じ道路の異なる時刻の水分情報に基づいて、道路の位置毎の水分状態の変化率に関する情報を学習してもよい。これにより、より高精度な路面の水分状態の予測が可能となる。例えば、同じ場所の水分温度を複数回計測し、水分温度の時間変化の速度から、その道路の温度変化のしやすさを求めることが可能となる。
 また、この場合、複数の水分温度の計測だけでなく、太陽光の照度又は気温なども計測しておいてもよい。これにより、太陽光の照度又は気温と位置とを考慮した水分状態の予測が可能となる。太陽光の照度又は気温は、例えば、移動体1A及び1Bに搭載された環境情報取得部130によって取得される。あるいは、太陽光の照度又は気温は、衛星から地球をリモートセンシングした結果又は天気情報から推測されてもよい。また、道路の位置毎に日時と天気毎の太陽光の照度の情報とを学習させておいてもよい。例えば、道路の位置毎に日陰になっている時間帯、及び、日向になっている時間帯は異なるため、更に高精度な水分状態の予測が可能となる。
 また、水分状態(具体的には雪、氷、水)によっても太陽光の反射率が異なる。このため、水分状態毎の太陽光の吸収率のデータベースを、例えば情報センター2の記憶部240に蓄積されていてもよい。太陽光による水分温度の上昇速度の予測精度を高めることが可能となり、高精度な水分状態の予測が可能となる。
 また、例えば、同一の道路の水分量の計測を異なる時刻に複数回実施し、その増減から水分量の変化のし易さを学習させ、情報センター2の記憶部240に記憶させてもよい。複数回の計測の間の降雪量、降雨量、太陽光の照度、気温、又は、風速などの情報と合わせて学習することにより、上記のパラメータで水分量の変化速度を補正することが可能となる。これにより、より高精度な水分量の予測が可能となる。
 また、移動体1Aは、水分情報と時間情報とを対応付けて記憶するメモリと位置情報と時間情報とを対応付けて記憶するメモリとを備えてもよい。移動体1Aでは、例えば、制御部170が、走行の停止中又は移動の終了後などに、時間情報に基づいて位置情報と水分情報とを結びつけるデータの加工を行ってもよい。例えば、移動体1Aに予め位置情報と時間情報とを取得する手段が搭載されている場合、水分情報取得部110を追加するだけで、既存の位置情報の取得手段を活用することができる。これにより、路面状態予測システム1の低コスト化が可能となる。
 また、道路毎の温度変化のしやすさを把握するためには、少なくとも24時間以内、好ましくは、6時間以内に2回以上の水分情報を取得してもよい。
 また、移動体1Aは、荷台などの荷物を載せる手段を備えてもよい。例えば、移動体1Aは、運輸事業者又は郵便事業者などが運営又は管理する車両であってもよい。このような構成とすることにより、水分情報の取得だけでなく、運輸事業又は郵便事業を行うことが可能となり、水分情報の取得の低コスト化が可能となる。また、水分情報の取得位置の地域網羅性の向上、及び、同一地点での水分検出の繰り返し回数を増加させることが可能となる。
 また、移動体1A及び移動体1Bは、互いに重量の異なる移動体であってもよい。移動体1Aと移動体1Bとで重量が異なることによって、タイヤによる加圧の力が異なり、又は、道路に対する加振の大きさも異なる。これにより、路面の表面状態の振動又は表面凹凸の形状変化を異ならせることができる。これによって、より多様な水分状態を計測することが可能となる。
 例えば、重量の軽い移動体の場合は、タイヤによる加圧は小さく、振動も小さくなる。一方で、重量の重い移動体の場合は、タイヤによる加圧も振動も大きくなる。路面の硬さによって計測に適した加圧量が異なるため、重量の異なる複数の移動体1A及び1Bが同一道路の水分状態の計測を行うことで、積雪、圧雪、泥、凍結など異なる硬さの複数の状態を精度良く判別することができる。
 また、移動体1A及び移動体1Bは、互いに車高の異なる自動車であってもよい。車高が異なることで、水分情報取得部110の近赤外光源部111及び光検出部112の路面からの設置高さを変えることも可能となる。車高の低い自動車の低い視点からの水分情報は狭い領域の水分情報であり、車高の高い自動車の高い視点からの水分情報はより広い領域の水分情報となる。このため、路面状態予測システムが、車高の異なる複数の自動車を複数の移動体として含むことで、路面全体の平均的な水分情報と、部分毎の水分情報のバラつきとの両方を取得することが可能となる。これによって、より高精度に路面の水分状態の予測を行うことが可能となる。
 また、複数の移動体1A又は1Bは、ドローンと呼ばれる飛行体であってもよい。これにより、上空から広範囲の水分情報を安価に取得することが可能となる。なお、ドローンなどの飛行体において、道路を通行するとは、道路の上空を道路に沿って移動することである。
 また、上記では路面上の水分を直接検出する例について説明したが、移動体1Aが自動車である場合は、タイヤ表面の水分を検出することで、路面上の水分を推定する方法を用いることも可能となる。タイヤ表面の色及び光散乱係数などは一定であるため、国又は地方によって色又は表面凹凸などが異なる道路表面を計測するより、タイヤ表面を計測する方が高精度に水分状態を判別することが可能となる。
 また、移動体1Aは、近赤外撮像装置などを備え、人物又は車両などの動体の位置を計測する手段を備えていてもよい。また、移動体1Aは、移動体1Aの周囲の監視の必要性を判定してもよい。
 また、移動体1Aは、動体の移動速度及び大きさなどから、動体の種類を判別してもよい。これにより、車両と人とを判別し、車道の水分状態及び歩道の水分状態を区別することが可能となる。
 また、移動体1Aにて得られた位置情報と水の吸収波長における反射率とを対応付けて、情報センター2、又は、移動体1Aが記憶しておいてもよい。これにより、水が存在しない場合の水の吸収波長における反射率、及び、水が存在する場合の吸収波長における反射率を学習することが可能となる。これにより、水の吸収波長以外の光源部及び光検出部を備えない構成であっても水分量を計測することが可能となる。
 また、移動体1Aは、路面上のオイル漏れを検出する機能を備えていてもよい。例えば、オイルによるスリップで転倒しやすい二輪車にとって、より重要な路面状態を示す情報を取得し提供することが可能となる。なお、オイル検出の場合は、例えば波長3.4μmの赤外光源を備える構成、又は、例えば波長6.9μmの赤外光源を備える構成としてもよい。また、広帯域の赤外光源を備え、特定の波長の光のみ透過するフィルターを用いて計測波長を変える構成としてもよい。光源と計測対象物との間にフィルターを設置しても、計測対象物と受光部との間にフィルターを設置してもよい。
 また、水分状態は、乾燥、水、氷、雪だけに限らず、アイスバーン、ブラックアイス、泥雪、半溶雪などの状態を含んでもよい。
 また、路面の材質情報を水分状態の予測に用いてもよい。例えば、アスファルト、コンクリート、鉄板、砂利、土などによって水分状態の変化速度が異なる。材質情報は、予め位置情報と対応付けて記憶されていてもよい。あるいは、移動体1Aが可視光カメラなどを備え、撮像された画像などに基づいて道路の材質を判定してもよい。
 また、複数の移動体1A又は1Bは、各家庭の郵便ポストに投函可能な小型郵便物を配送する郵便配送バイクであってもよい。これにより、一般的にユーザの起床後に配達が開始される大型の宅配業者の車両だけでは、不足しがちな早朝の路面の水分状態を示す情報を取得することが可能となる。
 また、例えば、予測部220は、第1路面の水分情報に基づいて、第1路面とは異なる第2路面の水分状態の予測を行ってもよい。具体的には、予測部220は、第1路面と第2路面との相関関係に基づいて予測を行う。相関関係とは、第1路面の水分状態と第2路面の水分状態との関連性である。予測部220は、例えば、関連の大きさに応じて、0~1の範囲で表される相関値を用いて予測を行う。
 例えば、第1路面と第2路面とが同じ道路の第1通行帯と第2通行帯とである場合、第1路面の水分状態と第2路面の水分状態とは同じになりやすい。また、例えば、第1路面が傾斜しており、第2路面が第1路面の下方に位置している場合、第2路面は、第1路面より常に水分量が多い状態となりやすい。これらのように、複数の路面の間には、相関がある場合がある。したがって、予測部220は、第1路面の水分情報に基づいて第1路面の水分状態を予測し、予測した水分状態に相関値で補正することにより、第2路面の水分状態の予測結果とすることができる。
 あるいは、第1路面の水分状態と第2路面の水分状態とを機械学習により関連付けてもよい。機械学習は、ランダムフォレスト又はディープラーニングなどの手法を用いることができる。
 また、移動体1Aが道路3を走行する車両である場合に、水分情報取得部110(具体的には、近赤外光源部111及び光検出部112)は、車両の両側面に設けられてもよい。車両の側方を検出エリアとすることで、車両が走行中の通行帯だけでなく、対向車線又は歩道などの他の通行帯の路面の水分を検出することができる。このとき、一方の側面に複数の水分情報取得部110が設けられていてもよい。これにより、隣の通行帯だけでなく、さらに先の通行帯の路面の水分を検出することができる。
 また、水分情報取得部110は、車両の後方を検出エリアとして水分を検出してもよい。これにより、対向車両のヘッドライトの影響を抑制することができる。
 また、水分情報取得部110は、車両の前方の左右部分に設けられていてもよい。これにより、車両の走行の際に受ける風によって、表面に付着する汚れなどを容易に落とすことができる。
 また、路面に対して照射する光の入射角を小さくするため、水分情報取得部110は、車両の屋根に設けられていてもよい。入射角は、例えば50度未満であってもよい。これにより、ブラックアイスの場合でも検出が可能になる。
 あるいは、悪天候の場合を考慮して、水分情報取得部110は、車両の底部などの低い位置(すなわち、路面に近い位置)に設けられてもよい。これにより、雨又は霧などの空中の水分を誤検出することを抑制することができる。
 例えば、水分情報取得部110は、車両の裏側に設けられていてもよい。これにより、日射の影響、及び、人の手による汚れなどを抑制することができる。また、水分情報取得部110は、車両に対して容易に着脱自在であってもよい。
 また、水分情報取得部110が、光検出部112の代わりに近赤外像撮像部512を備える場合、車両への設置位置に応じて異なる画素数のセンサを設置してもよい。例えば、車両の側面に取り付けるセンサの画素数を、車両の前面に取り付けるセンサの画素数より多くする。これにより、複数の通行帯の路面の水分を精度良く検出することができる。逆に、車両の前面に取り付けるセンサの画素数を、車両の側面に取り付けるセンサの画素数より多くしてもよい。これにより、自車両の安全性を高めることができる。
 なお、複数の通行帯の路面の水分を検出する場合に、通行帯の種別を判別してもよい。具体的には、車両の位置と道路の車線数とに基づいて、検出された路面の通行帯を判別することができる。例えば、片側1車線からなる合計2車線の道路を車両が走行している場合、車両の右側方は対向車線であり、左側方は歩道であると判別することができる。あるいは、車両に搭載された可視光カメラなどの画像に基づいて、通行帯の種別を判別してもよい。通行帯の種別と、乾燥、水、氷、雪などの状態情報とを対応付けて蓄積してもよい。
 また、例えば、タイヤのスリップ率を計測してもよい。タイヤのスリップ率を計測することで、水分状態の検出精度を高めることができる。
 また、例えば、天候情報には、花粉情報が含まれてもよい。例えば、積雪又は降雨があれば、花粉量が少なくなる。また、路面上の水分などに捕われていた花粉が、水分の蒸発によって路面が乾燥することで、再び飛散しやすくなる。このように、花粉情報を利用することで、路面の水分状態の予測精度を高めることができる。
 また、例えば、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されてもよく、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、CPU又はプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスク又は半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
 その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
 本開示に係る路面状態予測装置、運転支援システム、路面状態予測方法及びデータ配信方法は、移動体の安全な通行、具体的には車両の安全走行に有用である。
1、1a、1b、1c、1d、301、302、303、501 路面状態予測システム
1A、1B、1C、1D 移動体
2 情報センター
3 道路
4 橋梁
5 出口
110、510 水分情報取得部
111 近赤外光源部
112 光検出部
113 放射温度計測部
114、513 判別部
120 位置情報取得部
121 GPS受信器
130 環境情報取得部
140 摩擦係数計測部
150 加圧部
160 凹凸計測部
170、530 制御部
180 移動速度計測部
190 時刻取得部
210 収集部
220 予測部(水分状態)
230 蓄積部
240 記憶部
241 蓄積データ
250 天候情報取得部
260 予測部(摩擦係数)
370 配信部
380 報知部
381 判定部
382 探索部
390 改変情報取得部
400 運転支援システム
401 車両
402 制御コントローラ
403 自動制御ECU
404 操舵部
405 制動部
406 駆動部
407 シャシー制御部
408 情報蓄積部
409 センサ群
410 ディスプレイ
411 受信端末
501A、501B 監視ポスト
511 熱画像撮像部
512 近赤外像撮像部

Claims (20)

  1.  複数の移動体の各々が通行中の道路の路面上の水分を検出することで得られた前記路面上の水分に関する水分情報と、前記水分を検出した路面の位置を示す位置情報とを前記複数の移動体の各々から収集する収集部と、
     前記収集部が収集した複数の前記水分情報のうち、前記収集部が収集した複数の前記位置情報の少なくとも1つが示す位置の路面である対象路面上の水分を検出することで得られた水分情報に基づいて、前記対象路面上の水分を検出した時刻より後の時刻における前記対象路面の水分状態を予測する予測部とを備える
     路面状態予測システム。
  2.  前記水分情報は、検出された水分の厚さを示す厚さ情報を含んでいる
     請求項1に記載の路面状態予測システム。
  3.  前記水分情報は、検出された水分の温度を示す温度情報を含んでいる
     請求項1又は2に記載の路面状態予測システム。
  4.  前記水分情報は、検出された水分による太陽光の吸収率を示す吸光情報を含んでいる
     請求項1~3のいずれか1項に記載の路面状態予測システム。
  5.  さらに、
     前記収集部が収集する複数の前記位置情報の少なくとも1つが示す位置の気温、湿度、風速、太陽光の光量及び気圧の少なくとも1つを示す環境情報を取得する第1取得部を備える
     請求項1~4のいずれか1項に記載の路面状態予測システム。
  6.  さらに、
     前記収集部が収集する複数の前記位置情報の少なくとも1つが示す位置の天候を示す天候情報を取得する第2取得部を備える
     請求項1~4のいずれか1項に記載の路面状態予測システム。
  7.  さらに、
     検出された水分が水、氷、雪又はこれらの混合状態のいずれであるかを判別することで、検出された水分の状態を示す状態情報を生成する判別部と、
     前記状態情報と、前記位置情報と、前記天候情報とを対応付けて蓄積する蓄積部とを備える
     請求項6に記載の路面状態予測システム。
  8.  前記判別部は、さらに、水、氷、雪又はこれらの混合状態の路面上での拡がり具合を判別する
     請求項7に記載の路面状態予測システム。
  9.  前記判別部は、前記複数の移動体の各々に搭載されている
     請求項7又は8に記載の路面状態予測システム。
  10.  前記第2取得部は、前記位置情報が示す位置の路面上の水分を検出した時刻以降の複数の時刻における複数の前記天候情報を取得し、
     前記蓄積部は、前記第2取得部が取得した複数の前記天候情報を蓄積する
     請求項7~9のいずれか1項に記載の路面状態予測システム。
  11.  前記蓄積部は、さらに、前記天候情報に基づいて前記状態情報を更新する
     請求項7~10のいずれか1項に記載の路面状態予測システム。
  12.  前記蓄積部は、前記状態情報を、前記複数の移動体の移動経路毎にまとめて蓄積する
     請求項7~11のいずれか1項に記載の路面状態予測システム。
  13.  さらに、道路の改変に関する改変情報を取得する第3取得部を備え、
     前記蓄積部は、前記改変情報に基づいて前記状態情報を更新する
     請求項7~12のいずれか1項に記載の路面状態予測システム。
  14.  さらに、前記予測部による予測結果を報知する報知部を備える
     請求項1~13のいずれか1項に記載の路面状態予測システム。
  15.  さらに、
     前記予測部による予測結果に基づいて道路の通行の可否を判定する判定部と、
     前記判定部によって通行ができないと判定された場合に、迂回路を探索する探索部とを備え、
     前記報知部は、さらに、前記探索部によって探索された迂回路を報知する
     請求項14に記載の路面状態予測システム。
  16.  さらに、前記予測部による予測結果を含む配信情報を配信する配信部を備える
     請求項1~15のいずれか1項に記載の路面状態予測システム。
  17.  請求項16に記載の路面状態予測システムと、
     車両に搭載され、前記配信情報を受信する受信端末と、
     前記受信端末によって受信された配信情報に基づいて、前記車両の自動運転を支援する制御部とを備える
     運転支援システム。
  18.  請求項1~16のいずれか1項に記載の路面状態予測システムと、
     前記予測部による予測結果に基づいて、車両の自動運転を支援する制御部とを備える
     運転支援システム。
  19.  複数の移動体の各々が通行中の道路の路面上の水分を検出することで得られた前記路面上の水分に関する水分情報と、前記水分を検出した路面の位置を示す位置情報とを前記複数の移動体の各々から収集し、
     収集した複数の前記水分情報のうち、収集した複数の前記位置情報の少なくとも1つが示す位置の路面である対象路面上の水分を検出することで得られた水分情報に基づいて、前記対象路面上の水分を検出した時刻より後の時刻における前記対象路面の水分状態を予測する
     路面状態予測方法。
  20.  請求項19に記載の路面状態予測方法によって予測された予測結果を含む配信情報を配信する
     データ配信方法。
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