JP2000048296A - 道路状況把握装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 短い処理時間で、同一車両であるか否かを的
確に認識でき、車両の車線方向の位置、速度だけでなく
道路幅方向の位置も含めて車両の位置を精度よく検出す
ることができる道路状況把握装置を提供すること。 【解決手段】 道路上で渋滞や事故等が発生したことを
検知することによって、或いは事故に至ると推定しうる
異常車両の挙動を検知することによって道路の安全状況
を把握する道路状況把握装置であって、各車線上に設置
され、その車線上の車両からの反射信号の強度やスペク
トルを検出する複数の電波レーダ１と、車線方向の該当
する車両の位置と速度を求める車線方向車両位置・速度
推定手段２と、同一車両認識手段３と、道路幅方向車両
位置推定手段４と、走行車両挙動推定手段５を具えたこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＩＴＳ（Intell
igent Transport Systems）やＡＨＳ（AutomatedHighwa
y System）等の知的交通システム整備の一環として、道
路上で渋滞や事故等が発生したことを検知することによ
って、或いは事故に至ると推定しうる異常車両の挙動を
検知することによって道路の安全状況を把握し、道路上
の安全の維持向上を図るために利用される道路状況把握
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の道路状況把握装置として
は、例えば特開平９−１９０５９３号公報に開示されて
いるものが知られている。これは図５に示すように構成
されている。図において41は電波レーダ、42はアンテナ
ビーム方向車両位置推定手段、43はアンテナ駆動手段、
44は走行車両挙動把握手段である。

【０００３】電波レーダ41は目標物である走行或いは停
止している車両に対して、電波レーダ41と車両を結ぶ線
分方向（車線方向）の速度、距離を求めるために自ら送
信した電波の車両からの反射信号を受信し、その反射信
号の振幅なりスペクトルなりの情報を検出する。例えば
パルスドップラー方式の電波レーダならば車両に向けて
繰り返しパルス状にスイッチングした電波（例えば60GH
zや76GHzのミリ波）を送信し、パルス変調した（例えば
30nsecのパルス幅）パルスを用い、送信波の位相を基準
として返ってきた反射信号を位相倹波する。その反射信
号を受信した時間と送信時間との時間差（距離の情報を
含む）、及びドップラー効果による倹波出力の周波数シ
フト（速度の情報を含む）を車両からの情報として求め
る。前記の特開平９−１９０５９３号公報のものではス
ペクトラム拡散方式の電波レーダ41であるが、車線方向
の速度、距離を求めるために自ら送信した電波の車両か
らの反射信号を受信し、その反射信号のスペクトルの情
報を検出する手段である点では変わりはない。

【０００４】通常、アンテナの指向性は方位分解能を上
げるため、またなるべく遠くの車両を検知したいがため
に鋭くしている。この電波レーダ41の出力である反射信
号の振幅なりスペクトルなりの情報を元に、アンテナビ
ーム方向車両位置推定手段42がアンテナビーム方向、す
なわち指向性が鋭い方向に存在する車両の速度、距離を
推定する。ここで電波レーダ41が道路の車線上に設置さ
れているので、車両の距離情報は方向と合わせて車両の
位置を推定することと等価となる。アンテナ駆動手段43
はアンテナビームの方向を変える手段であり、これによ
り２次元の車両探索が可能となる。このアンテナ駆動手
段43は例えばモータによりアンテナを回動すればよく、
その際アンテナをどの方向に向けたかも認識することが
できる。走行車両挙動把握手段44はアンテナ駆動手段43
からのアンテナビーム方向の情報と、アンテナビーム方
向車両位置推定手段42からの位置、速度の情報を元に、
２次元的な車両の位置、挙動を推定する。以上の構成に
より電波レーダ41のアンテナを走査して車両の２次元的
な位置が推定することが可能となっている。

【０００５】しかし、前記のような構成の従来の道路状
況把握装置において、電波レーダ１基でアンテナをスキ
ャニングしながら複数の車線上の車両を検出しようとす
ると、車線に対して斜めから検出せざるをえないので、
遠くの車両から近くの車両までその車線を含めて位置を
確実に検出するためにはアンテナスキャニング方向の分
解能を上げざるを得ない、すなわち走査本数を増やさざ
るをえないこととなり、その結果、道路面全体を走査す
るのに処理時間が多大にかかったり、或いはそれを防ぐ
ために各々の走査においての処理を簡単化して精度を犠
牲にすることになったりと、いずれにしても電波レーダ
の性能低下につながるという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこでこの発明は、前
記のような従来の問題点を解決し、短い処理時間で、同
一車両であるか否かを的確に認識でき、車両の車線方向
の位置、速度だけでなく道路幅方向の位置も含めて車両
の位置を精度よく検出することができ、道路上の２次元
的な車両の位置の把握ができる道路状況把握装置を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、道路上で渋滞や事故等が発生し
たことを検知することによって、或いは事故に至ると推
定しうる異常車両の挙動を検知することによって道路の
安全状況を把握する道路状況把握装置であって、各車線
上に設置され、その車線上の検知範囲内の車両のレーダ
までの距離と速度を求めるために車両からの反射信号の
強度やスペクトルを検出する複数の電波レーダと、これ
ら電波レーダによって検出される車両からの反射信号の
強度やスペクトルを用いて車線方向の該当する車両の位
置と速度を求める車線方向車両位置・速度推定手段と、
各車線に設置された電波レーダのうち少なくとも２基以
上の電波レーダで同一走行車両からの反射信号を検知す
ると同一車両からのものと判断し、同一車両であると認
識する同一車両認識手段と、この同一車両認識手段で認
識された同一走行車両からの反射信号の振幅について各
々の電波レーダごとにあらかじめ定めた一定時間内ごと
に最大値を求め、その最大値を比較することによって当
該車両が存在する車線や道路幅方向の位置を推定する道
路幅方向車両位置推定手段と、車線方向車両位置・速度
推定手段と道路幅方向車両位置推定手段とから複数の異
なる車両の車線方向の位置、速度、及び道路幅方向の位
置の情報を得て、これら情報を元に道路上での２次元的
な車両の位置、挙動を推定する走行車両挙動推定手段を
具えたことを特徴とする。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１において、電
波レーダが、パルスドップラー方式の電波レーダであ
り、かつ前記同一車両認識手段に代え、複数の電波レー
ダで捉えられた反射信号において等距離に存在すると推
測する反射信号のスペクトル或いはスペクトルから換算
した車両速度を比較し、そのスペクトルの周波数或いは
速度があらかじめ定めた値以下に一定時間の間近接して
いる場合に同一車両から反射信号と判断し同一車両であ
ると認識する同一車両認識手段を具えたことを特徴とす
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】この発明の一実施の形態を図面を
参照して説明する。図１において１は複数の電波レーダ
（１−１〜１−ｎ）、２は車線方向車両位置・速度推定
手段、３は同一車両認識手段、４は道路幅方向車両位置
推定手段、５は走行車両挙動推定手段である。

【００１０】図２は本装置を実際に設置したときの概念
図である。電波レーダ１は目標物である走行或いは停止
している車両に対して、電波レーダ１と車線方向の速
度、距離（位置）を求めるために自ら送信した電波の車
両からの反射信号を受信し、その反射信号のスペクトル
なりの情報を検出する。例えばパルス方式の電波レーダ
ならば車両に向けて繰り返しパルス状にスイッチングし
た電波（例えば60GHzや76GHzのミリ波）を送信し（例え
ば30nsecのパルス幅のパルス）、返ってきた反射信号を
受信した時間と送信時間との時間差（距離の情報を含
む）から距離を、その距離の時間的変化から速度を求
め、車両からの情報とする。この電波レーダ１は車線が
ｎ本存在する道路６に対してｎ個設置される。すなわ
ち、ガントレー７を介してその上部に道路６の各車線と
対応する形で設置され、その車線上の検知範囲（車両検
出領域）内の車両のレーダまでの距離と速度を求める。
このとき、電波レーダ１の送受信アンテナの指向性をう
まく調整することで、電波レーダ１基で１つの車線を見
通すようにする。例えば、０ｍ〜150ｍの間の直線車線
に存在する車両を電波レーダ１で捉えようとするなら
ば、車線幅を3.5ｍとして、ビーム半値幅で1.3deg以下
となるように指向性を定めればよい。

【００１１】車線方向車両位置・速度推定手段２は電波
レーダ１で得られた車両ごとの反射信号の振幅、スペク
トル等の情報から、電波レーダ１と車線方向の速度、距
離を推定する。例えば、パルス方式の電波レーダならば
反射信号を受信した時間と送信時間との時間差、すなわ
ち電波の伝搬時間から電波の伝搬速度（光速）を乗じる
ことで距離を、また搬送波周波数のドップラーシフト量
からレーダ装置と目標物との相対速度を推定する。この
とき、各電波レーダ１は道路６上にガントレー７を介し
て固定されているので、車両までの距離は電波レーダ１
の位置を基準とした車両の位置を表わし、相対速度は車
両の絶対速度を表わすことになる。

【００１２】さて、電波レーダ１の説明にも記したよう
に各車線につき１基の電波レーダで車両を捉えるように
アンテナの指向性を調整して仕組むのだが、いくら指向
性を鋭くしても、隣接車線に存在する車両からの漏れ込
みは存在しうる。つまり複数のミリ波レーダを車線ごと
に振り分けているにも拘らず、隣接車線に存在する車両
からの漏れ込みを自分の担当の車線に存在する車両から
の反射信号と誤認識してしまうことが起こりうる。そこ
で、同一車両認識手段３は２基以上の電波レーダ１で捉
えられた複数の車両の反射信号のうち、同一車両からの
反射信号を同一車両からのものと判断し、１つにまとめ
る。具体的には、例えば車線方向車両位置・速度推定手
段２の出力である車両の距離、速度を調べて、同じ距
離、同じ速度である２つの反射信号は、同一車両からの
ものと判断する方法が考えられる。

【００１３】道路幅方向車両位置推定手段４は異なる電
波レーダ１で受信された反射信号であり、かつ同一車両
認識手段３で同一車両からの信号であると判断された反
射信号の振幅の相対的な関係から道路幅方向の位置を推
定する。例えば、車線を変更する場合には複数の電波レ
ーダ１からの反射信号の振幅を比較し、最大の振幅を取
る車線に存在するとすればよいし、正確に車両の道路幅
方向の位置を推定したい場合には、各車線の振幅値の大
きさの比に内分する点に車両が位置すると推定すればよ
い。例えば、車線幅3.5ｍの２つの車線で同一車両が捉
えられ、その反射信号の振幅比が２：１ならば、車線を
２：１に内分する点、すなわち大きな振幅値が得られた
車線の中心から2.3ｍ離れたところに車両中心があると
推定する。

【００１４】ただし、電波レーダ１で求めた反射信号は
単なる１点からの反射ではなく、多数の点からの反射の
融合したものであり、お互いに干渉し合った結果として
得られる信号である。多くの場合、その反射信号の振幅
はレイリー分布でその大きさが変動する。そこで、ある
一瞬の振幅値を比較すると、その車両が存在する車線の
電波レーダ１で捉えた反射信号の振幅の方が、隣接車線
の電波レーダ１で捉えた反射信号の振幅よりも小さくな
ることもあり得る。ただし、長期間観測すれば、その期
間の平均値及び最大値と車線幅方向の車両の位置とは妥
当な対応関係が生じ、車両が存在する車線の電波レーダ
１の反射信号の振幅が最も大きな値となる。そこで、道
路幅方向車両位置推定手段４は同一車両認識手段３で認
識された同一走行車両からの反射信号の振幅について各
々の電波レーダ１ごとにあらかじめ定めた一定時間ごと
に最大値を求め、その最大値を比較することによって、
前記のように当該車両が存在する車線を推定したり、さ
らに精度よく道路幅方向の位置を推定するのである。

【００１５】走行車両挙動推定手段５は車線方向車両位
置速度推定手段２と道路幅方向車両位置推定手段４とか
ら、複数の異なる車両の車線方向の位置、速度、及び道
路幅方向の位置の情報を得て、これら情報を元に道路上
での２次元的な位置、挙動を推定する。

【００１６】以上のような複数の電波レーダ１（１−１
〜１−ｎ）、車線方向車両位置・速度推定手段２、同一
車両認識手段３、道路幅方向車両位置推定手段４、走行
車両挙動推定手段５を設けた構成により、各々の車線に
関して車線方向に見通しよく車両を検出することがで
き、また車両が存在する車線或いは道路幅方向の位置を
も含め車両の２次元的な位置、挙動を推定することがで
きることになる。

【００１７】図３は別の実施の形態である。この実施の
形態は電波レーダがパルスドップラー方式のレーダとな
っている点、同一車両認識手段13が同一車両認識手段３
と機能的に異なる点、において前記の実施の形態と異な
り、その他は同様となっている。したがって、同様の部
分には同一符号を付してその説明を簡略する。すなわ
ち、パルスドップラー方式の電波レーダは車両に向けて
繰り返しパルス状にスイッチングした電波を送信し、送
信波の位相を基準として、返ってきた反射信号を位相倹
波する。そして目標が移動することによって生じる位相
倹波の時間的変化によって標的を捉える。具体的には同
じ標的からの反射信号による位相倹波出力を得るため
に、送信パルスに対して一定のタイミングにサンプリン
グしていき、同じ車両からのデータを収集する。

【００１８】そこで、車線方向車両位置速度推定手段２
は前記実施の形態に記載したようにそのサンプリング結
果の位相変化を周期数解析し、周波数スペクトル振幅か
ら目標の有無を、パルス送信時刻と反射信号受信時の時
間差から距離情報を、スペクトルの周波数から速度情報
を検出する。

【００１９】一方、同一車両認識手段13は互いに隣接す
る車線に備え付けられた異なる電波レーダ１で検出され
た反射信号に関して、車線方向車両位置速度推定手段２
で得られたデータを元に、まず等しい距離に検出される
反射信号のデータを抽出し、次に抽出した反射信号デー
タのスペクトル或いはスペクトルから換算した速度値を
比較する。そのスペクトル或いは速度値の双方の差があ
らかじめ定められた値以下ならば、等距離でしかも同じ
速度で走行しているという根拠から、まず同一車両の候
補とする。判断に使用するしきい値としては周波数分析
の分解能より若干大きめとすればよい。ただし、異なる
車両が並走している場合も当然考えられ、その場合との
区別は付けにくい。ここでは前記の状態、すなわち距
離、速度が等しいと推測される状態があらかじめ定めら
れた値以下ならばそれは異なる車両ではなく同一車両と
判断する。

【００２０】図４に同一車両認識手段13の中で行われる
処理例のフロー図を示すが、処理は以下のように行えば
よい。 〈ステップ１〉２つの反射信号から求めた位置の推定値
が等しいことを確認する（双方の推定値の差分が規定値
以下） 〈ステップ２〉２つの反射信号から求めた速度の推定値
が等しいことを確認する（双方の推定値の差分が規定値
以下） 〈ステップ３〉ステップ１とステップ２で確認した状態
が規定の時間以上持続することを確認する。 その他の動作に関しては前記に示した実施の形態と同様
であるので、ここでは省略する。

【００２１】

【発明の効果】請求項１，２の発明は前記のような構成
からなるので、異なるレーダで捉えた車両の情報から短
い処理時間で的確に同一車両か否かを認識できるという
作用を有し、その情報を元に車両の車線方向の位置、速
度だけでなく道路幅方向の位置も含めて車両の位置を精
度よく検出することができ、道路上の２次元的な車両の
位置の把握ができるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態を示すブロック図であ
る。

【図２】同上の電波レーダを実際に設置したときの概念
図である。

【図３】別の実施の形態を示すブロック図である。

【図４】同上の同一車両認識手段の中で行われる処理例
のフロー図である。

【図５】従来例のブロック図である。

【符号の説明】

１（１−１〜１−ｎ） 電波レーダ ２ 車線方向車両位置速度推定手段 ３，13 同一車両認識手段 ４ 道路幅方向車両位置推定手段 ５ 走行車両挙動推定手段 ６ 道路 ７ ガントレー

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【手続補正書】

【提出日】平成１１年７月２８日（１９９９．７．２
８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、道路上で渋滞や事故等が発生し
たことを検知することによって、或いは事故に至ると推
定しうる異常車両の挙動を検知することによって道路の
安全状況を把握する道路状況把握装置であって、各車線
上に設置され、その車線上の検知範囲内の車両のレーダ
までの距離と速度を求めるために車両からの反射信号の
強度やスペクトルを検出する複数の電波レーダと、これ
ら電波レーダによって検出される車両からの反射信号の
強度やスペクトルを用いて車線方向の該当する車両の位
置と速度を求める車線方向車両位置・速度推定手段と、
各車線上に設置された電波レーダのうち隣接する少なく
とも２基の電波レーダで同一走行車両からの反射信号を
検知すると同一車両からのものと判断し、同一車両であ
ると認識する同一車両認識手段と、この同一車両認識手
段で認識された同一走行車両からの反射信号の振幅につ
いて各々の電波レーダごとにあらかじめ定めた一定時間
内ごとに最大値を求め、その最大値を比較することによ
って当該車両が存在する車線や道路幅方向の位置を推定
する道路幅方向車両位置推定手段と、車線方向車両位置
・速度推定手段と道路幅方向車両位置推定手段とから複
数の異なる車両の車線方向の位置、速度、及び道路幅方
向の位置の情報を得て、これら情報を元に道路上での２
次元的な車両の位置、挙動を推定する走行車両挙動推定
手段を具えたことを特徴とする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H180 AA01 CC14 CC15 DD02 DD04 DD07 5J070 AB01 AC01 AC06 AD01 AE01 AF01 AK22 AK40 BD01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 道路上で渋滞や事故等が発生したことを
   検知することによって、或いは事故に至ると推定しうる
   異常車両の挙動を検知することによって道路の安全状況
   を把握する道路状況把握装置であって、 各車線上に設置され、その車線上の検知範囲内の車両の
   レーダまでの距離と速度を求めるために車両からの反射
   信号の強度やスペクトルを検出する複数の電波レーダ
   と、 これら電波レーダによって検出される車両からの反射信
   号の強度やスペクトルを用いて車線方向の該当する車両
   の位置と速度を求める車線方向車両位置・速度推定手段
   と、 各車線に設置された電波レーダのうち少なくとも２基以
   上の電波レーダで同一走行車両からの反射信号を検知す
   ると同一車両からのものと判断し、同一車両であると認
   識する同一車両認識手段と、 この同一車両認識手段で認識された同一走行車両からの
   反射信号の振幅について各々の電波レーダごとにあらか
   じめ定めた一定時間内ごとに最大値を求め、その最大値
   を比較することによって当該車両が存在する車線や道路
   幅方向の位置を推定する道路幅方向車両位置推定手段
   と、 前記車線方向車両位置・速度推定手段と道路幅方向車両
   位置推定手段とから複数の異なる車両の車線方向の位
   置、速度、及び道路幅方向の位置の情報を得て、これら
   情報を元に道路上での２次元的な車両の位置、挙動を推
   定する走行車両挙動推定手段を具えたことを特徴とする
   道路状況把握装置。
2. 【請求項２】 電波レーダが、パルスドップラー方式の
   電波レーダであり、かつ前記同一車両認識手段に代え、
   複数の電波レーダで捉えられた反射信号において等距離
   に存在すると推測する反射信号のスペクトル或いはスペ
   クトルから換算した車両速度を比較し、そのスペクトル
   の周波数或いは速度があらかじめ定めた値以下に一定時
   間の間近接している場合に同一車両から反射信号と判断
   し同一車両であると認識する同一車両認識手段を具えた
   請求項１記載の道路状況把握装置。