JP2001083078A

JP2001083078A - 路面状況推定装置

Info

Publication number: JP2001083078A
Application number: JP26230099A
Authority: JP
Inventors: Seiwa Takagi; 聖和高木
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2001-03-30
Anticipated expiration: 2019-09-16
Also published as: JP3994594B2

Abstract

(57)【要約】【課題】極力少ない数のセンサで路面状況を推定し、
しかも、視程の影響を考慮した路面状況の推定を行うこ
とを目的とする。【解決手段】路面上方に固定されたレーザレーダセン
サが路面を二次元に走査するようにレーザ光を移動させ
（Ｓ１００）、測定点の情報として、「距離」、「反射
強度」及び「極座標距離」を測定する（Ｓ２００）。す
ると、信号処理部が、外部からの視程情報に基づいて
「反射強度」を補正し（Ｓ２００）、上述した３つの情
報と外部からの「路面温度情報」とを用いて測定点毎に
路面の状況を推定する（Ｓ３００）。さらに、信号処理
部は、Ｓ１００〜Ｓ３００が繰り返されることで複数の
測定点に対して推定された路面の状況を、Ｓ４００にて
統計し通信部を介して外部装置へ出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の適切な走
行制御を実現するために路面状況を推定する路面状況推
定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の走行制御を適切に実現するた
め、路面の状況を推定する装置がある。自動車の制動時
に車輪のスリップが過大となることを防止するアンチス
キッド制御、加速時に車輪のスリップが過大となること
を防止するトラクション制御、車輪の横滑りが過大とな
ることを防止する方向制御などを適切に行うためには、
路面状況が分かっていることが望ましいからである。な
お、本明細書で「路面状況」とは、例えば乾燥路、湿潤
路、新雪路、圧雪路といった区分をいう。

【０００３】このような路面状況の推定は、交通事故や
環境問題などの解決手段として位置づけられる、次世代
の交通社会を担うＩＴＳ（高度交通システム）の実現に
も重要である。従来の路面状況推定装置として、ファジ
ィ推論を用い路面状況を推定する装置が特開平４−１１
０２６１号公報に開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の路面状況推定装置は、赤外線センサといった数
種類のセンサを用いて路面状況を推定するものであっ
た。例えば上述した公報に開示された実施例の装置は、
２つのアクティブ赤外線センサ、パッシブ赤外線セン
サ、超音波センサ及びカラーセンサの計５つのセンサを
備えている。

【０００５】そのため、必然的に装置内の信号線が多く
なり、構造が複雑になっていた。また、センサの数が多
くなれば、コスト面でのデメリットも大きくなる。さら
に、各センサからの信号を総合的に判断して路面状況を
適切に推定するためには、各センサを精度よく設置する
必要があり、設置作業に手間がかかっていた。センサの
設置精度によって路面状況の推定結果にばらつきが生じ
るためである。もちろん、センサの数が多くなると、信
号処理を行うＣＰＵの処理負荷が大きくなってしまうと
いう問題もあった。

【０００６】しかも、赤外線センサなど光センサを用い
ているため、従来の構成では、視程の影響を受け易く、
視程によって路面状況の推定結果がばらつくという問題
があった。本発明は、上述した問題点を解決するために
なされたものであり、極力少ない数のセンサで路面状況
を推定し、しかも、視程の影響を考慮した路面状況の推
定を行うことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】本発明の
路面状況推定装置は、路面上方の所定位置に取り付けら
れる距離反射強度測定手段を備えている。例えば道路側
方の支柱から道路側へ突設されたアーム部に固定するこ
とが考えられる。この距離反射強度測定手段は、路面ま
での距離及び路面の反射強度を測定する。

【０００８】この距離反射強度測定手段としては、例え
ば従来より車間制御に用いられるレーザレーダセンサ
や、ミリ波レーダと呼ばれる電波センサを用いて構成す
ることが考えられる。このときは、電磁波（レーザ光や
電波）を路面へ出射し、その反射波に基づいて路面まで
の距離及び路面の反射強度を測定する。また例えば、超
音波センサを用いて構成してもよい。超音波を路面へ出
射し、この超音波の反射波に基づいて距離及び反射強度
を測定するのである。これらの構成において距離は、電
磁波（レーザ光や電波）又は超音波の出射から反射波の
入射までの時間差である行程時間差として取得すればよ
い。この意味で、本明細書でいう「距離」には、距離に
相当する物理量が含まれる。

【０００９】さらに、カメラなどの撮像手段を用いて構
成することもできる。撮像手段によって路面を撮影し、
その画像に基づいて距離及び反射強度を測定することも
可能だからである。例えば、ステレオカメラで捉えた左
右２枚の画像において、画像内の測定部位を抽出する。
この２枚の画像をずらして重ね合わせ、推定した測定部
位の画像信号差がゼロとなるずらし量を求める。このず
らし量と測定部位までの距離は１対１の関係となり、ず
らし量から距離を算出できる。

【００１０】このような距離反射強度測定手段にて測定
される路面までの距離及び路面の反射強度は、路面の状
況によって変わってくる。例えば積雪時には、路面まで
の距離が短くなり、路面の反射強度が大きくなる。ま
た、本装置では、視程情報取得手段が前記反射強度の測
定結果に影響を及ぼす大気の混濁度を示す視程情報を取
得し、取得された視程情報に基づき、反射強度補正手段
が距離反射強度測定手段にて取得された反射強度を補正
する。一例として、測定された反射強度から大気が澄ん
でいる環境下での反射強度へ換算する補正を行うことが
考えられる。

【００１１】そして、路面状況推定手段が、補正された
路面の反射強度と測定された路面までの距離とに基づ
き、路面状況推定処理を実行して路面状況を推定する。
この路面状況推定処理としては、種々の手法が考えられ
るが、請求項２に示すようにファジィ推論を行うことが
有効である。ファジィ推論は、路面までの距離と路面の
反射強度とを各状況の路面で測定し、メンバシップ関数
及びファジィルールを予め作成しておくことで可能とな
る。路面状況は、例えば「乾燥路」、「湿潤路」、「新
雪路」、「圧雪路」、「ジャム雪路」のいずれかという
具合に推定される。「ジャム雪路」とは、雪がとけかけ
た霙状の雪路をいう。

【００１２】従来のように反射強度を路面状況推定の主
情報とした装置では、上述したような路面状況を推定す
るために、例えば５つというように数多くのセンサが必
要になっていた。これに対して、本発明では、距離反射
強度測定手段を用いることによって路面の反射強度と共
に路面までの距離が測定することを特徴としている。路
面までの距離を測れば、積雪の状況を簡単に判定するこ
とができるため、距離反射強度測定手段のみを用いて従
来と同様のレベルで路面状況を推定できるのである。

【００１３】しかも、本発明では、視程情報取得手段に
て視程情報を取得し、この視程情報に基づいて反射強度
を補正する。これによって、視程の影響がなくなるた
め、視程の影響で路面状況の推定結果がばらつくという
問題も解消される。なお、視程の影響は、距離反射強度
測定手段として、レーザレーダやカメラを用いたときが
最も大きくなり、超音波センサ、電波センサ（例えばミ
リ波レーダ）の順に小さくなる。したがって、レーザレ
ーダやカメラを用いた構成には、この視程情報による補
正が特に有効となる。

【００１４】この視程情報取得手段は、視程計を用いて
構成することが考えられる。このように視程計を備える
構成としても、本発明の路面状況推定装置は、従来の装
置に比べてセンサの数が少なくなる。つまり、距離反射
強度測定手段と視程計の計２つのセンサで構成されるの
である。

【００１５】結果として、装置内の信号線が少なくな
り、構造の複雑化を招くことがない。また、センサの数
が少なくて済むため、コスト面でのデメリットが小さく
なる。このとき、従来と同様にセンサを精度よく配置す
る必要はあるが、センサの数が少ないため、設置に手間
がかからない。さらに、センサの数が少ないため、信号
処理を行うＣＰＵの処理負荷が大きくならない。

【００１６】なお、視程情報取得手段は、上述したよう
に視程計を用いて構成することも考えられるが、視程を
測定する視程計を備える外部装置があれば、その外部装
置にて計測された視程情報を通信にて取得するようにし
てもよい。測定エリアの周辺であれば、視程がそれほど
大きく異なることはないからである。また、上述した距
離反射強度測定手段が、レーザレーダセンサ、電波セン
サ又は超音波センサを用いて構成され、電磁波又は超音
波を路面へ出射し、その反射波に基づき路面までの距離
及び路面の反射強度を測定する場合には、請求項３に示
すように、視程情報取得手段が距離反射強度測定手段の
測定結果に基づき、視程情報を算出して取得するように
してもよい。

【００１７】この場合、距離反射強度測定手段からの電
磁波又は超音波を反射するリフレクタを所定位置に配置
しておく。例えば、レーザ光を反射する光学的なリフレ
クタとしては、キャッツアイ、デリニエータと呼ばれる
正反射物体（レトロ・リフレックス・リフレクタ）が挙
げられる。電波や超音波を用いる場合には、それに応じ
たリフレクタを用いればよい。

【００１８】そして、視程情報取得手段は、リフレクタ
で反射された反射波の反射強度と、基準となる反射強度
とを比較し、視程情報を算出して取得する。基準となる
反射強度としては、例えば大気が澄んでいるときの反射
強度を予め測定して記憶しておけばよい。また、リフレ
クタを配置する所定位置は、距離反射強度測定手段の測
定エリアとすることが考えられる。この場合、視程が正
確に算出できる点で有利である。ただし、積雪時にはリ
フレクタが雪に隠れてしまうことが考えられるため、距
離反射強度測定手段からの電磁波又は超音波が照射可能
な測定エリア周辺にリフレクタを設置するのが現実的で
ある。例えば距離反射強度測定手段の取り付けられた支
柱にリフレクタを配置するという具合である。

【００１９】上述のように視程情報を外部から得るよう
にしても、また、リフレクタを用いて算出するようにし
ても、本路面状況推定装置には視程計が必要なくなるた
め、一つのセンサ、すなわち距離反射強度測定手段のみ
で構成することができ、センサの数をさらに減少させる
ことができる。

【００２０】ところで、上述した距離反射強度測定手段
は路面の一点を測定するような構成であってもよいが、
路面の一点の情報で路面状況を推定する場合、外乱の影
響を受け易く、適切な路面状況が推定できない可能性が
高くなる。そこで、請求項４に示すように、距離反射強
度測定手段が、路面上の複数の測定点を測定対象とし、
当該各測定点までの距離及び各測定点からの反射強度を
測定するようにすることが望ましい。このとき、路面状
況推定手段は、各測定点毎に路面状況推定処理を実行し
て路面の状況を推定し、当該各測定点毎に推定した路面
の状況を統計することによって路面状況を推定する。

【００２１】例えば２００個の各測定点毎に路面の状況
を推定した結果、「乾燥路」と推定された測定点が１５
０個、「湿潤路」と推定された測定点が２５個、「圧雪
路」と推定された測定点が２５個となったとする。この
とき、統計処理を行い、１５０÷２００＝７５％の確率
で「乾燥路」、２５÷２００＝１２．５％の確率で「湿
潤路」又は「圧雪路」と路面状況を推定することが考え
られる。このようにすれば、路面の一点だけの情報に基
づいて路面状況を推定する場合と比べ、適切な路面状況
が推定される。

【００２２】また、適切に路面状況を推定することを考
えると、上述した請求項４の構成を前提として、請求項
５に示す構成を採用することが考えられる。その構成
は、さらに、平均値算出手段を備えるものである。この
平均値算出手段は、各測定点に対応する距離及び反射強
度を、複数の測定点のうちの所定数の測定点毎に平均し
た平均距離及び平均反射強度を算出する。例えば上述し
たように２００個の測定点がある場合には、１０個の測
定点毎に距離及び反射強度を平均して平均距離及び平均
反射強度を算出するという具合である。

【００２３】このとき、反射強度補正手段は、視程情報
取得手段にて取得された視程情報に基づき、平均値算出
手段にて算出された平均反射強度を補正する。そして、
路面状況推定手段が、反射強度補正手段にて補正された
平均反射強度及び平均値算出手段にて算出された平均距
離に基づき、所定数の測定点毎に路面状況推定処理を実
行して路面の状況を推定する。上述した例で言えば、１
０個の測定点の情報に基づき、路面状況推定処理を実行
する。そしてさらに、当該所定数の測定点毎に推定した
路面の状況を統計することによって路面状況を推定す
る。

【００２４】このようにすれば、距離反射強度測定手段
による測定誤差による影響を抑えることができ、さらに
適切な路面状況が推定される。なお、本発明の路面状況
推定装置では路面の反射強度だけでなく路面までの距離
を測定している。その結果、雪路との推定結果は、例え
ば「乾燥路」、「湿潤路」といった推定結果と比べて信
頼性が高くなる。なぜなら、路面までの距離が短くなっ
ていれば、高い確率で雪路と推定できるからである。

【００２５】したがって、各測定点毎に又は所定数の測
定点毎に推定された路面の状況を統計する場合、上述し
たように単純に平均してもよいが、請求項６に示すよう
に、路面状況推定手段は、路面の状況を統計する際、所
定の重み付けを行うようにしてもよい。例えば上述した
例では、「乾燥路」又は「湿潤路」であると判断された
測定点に対する「重み」を小さくし、「圧雪路」である
と判断された測定点の「重み」を大きくして統計処理を
行うことが考えられる。このようにすれば、距離反射強
度測定手段の特性に基づく路面状況の適切な推定が可能
となる。

【００２６】ところで、上述した距離反射強度測定手段
は、複数の測定点を測定対象とする場合、１次元に配列
した測定点を測定対象とすることが考えられる。一方、
２次元に配列した測定点を測定対象とすることが考えら
れる。後者のように測定点が２次元に配列する場合、実
際に各状況の路面で距離反射強度測定手段を用いて測定
を行うと、距離反射強度測定手段の鉛直下に位置する基
準点からの距離が同一になる測定点、すなわち、距離反
射強度測定手段の鉛直下を原点とする同心円上に分布す
る測定点は、距離反射強度測定手段に対して同様の位置
関係を有するため、それら測定点に対応する距離及び反
射強度は同様のデータとなる。

【００２７】そこで、請求項７に示すように、距離反射
強度測定手段が２次元に配列した測定点を測定対象とす
る場合、距離反射強度測定手段の鉛直下に位置する基準
点から各測定点までの距離を極座標距離として測定する
ようにし、路面状況推定手段は、この極座標距離を含め
てファジィ推論を行い路面の状況を推定するようにする
ことが考えられる。このようにして複数の測定点のうち
のいくつかの測定点に共通の極座標距離を導入すれば、
ファジィ推論を行うためのファジィルールの作成が容易
になり、処理設計が簡単になるという点で有利である。

【００２８】なお、上述したような距離反射強度測定手
段による測定値のみからは、路面の凍結状況を判断する
ことは困難である。そこで、請求項８に示すように、さ
らに、路面温度情報取得手段及び路面凍結状況推定手段
を備える構成とすることが望ましい。

【００２９】路面温度情報取得手段は、路面の温度情報
を取得する。この路面温度情報取得手段は、路面温度セ
ンサを用いて構成することが考えられる。この路面温度
センサは、接触式のセンサであってもよいし、非接触式
のセンサであってもよい。例えば非接触式であれば、放
射温度計を用いることが考えられる。また、視程情報と
同様に、外部装置にて測定された路面の温度情報を通信
にて取得する手段として構成することも考えられる。

【００３０】このとき、路面凍結状況推定手段は、取得
された路面温度情報及び路面状況推定手段にて推定され
た路面状況に基づき、路面の凍結状況を推定する。例え
ば路面推定手段にて「圧雪路」と推定された場合、路面
が凍結する温度であれば「圧雪氷板路」と判断し、そう
でなければ「圧雪路」と推定するという具合である。

【００３１】このようにすれば、路面の凍結状況を推定
することができ、より詳細に路面状況を推定することが
できる。ただし、路面温度センサを備える構成とすれば
当然ながらセンサの数が増えることになる。しかし、視
程計を備える場合であっても、距離反射強度測定手段を
含めて計３個のセンサで構成できる。つまり、従来の構
成と比較すれば、路面温度センサを備える構成として
も、センサの数は少なくなる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
例を図面を参照して説明する。図１は、実施例の路面状
況推定装置１の機能ブロック図である。路面状況推定装
置１は、測定部１０、信号処理部２０及び通信部３０と
を備えている。

【００３３】測定部１０は、レーザレーダセンサ１１を
備えており、信号処理部２０に接続されている。また、
信号処理部２０は、ＣＰＵ２１を中心としたいわゆるコ
ンピュータシステムとして構成されている。また、信号
処理部２０は、記憶装置２２を備えている。そして、こ
の信号処理部２０には通信部３０が接続されている。通
信部３０は、外部装置との間でデータのやり取りを行う
ためのインターフェースである。

【００３４】上述したレーザレーダセンサ１１は、正方
領域である測定エリア８０の中心上方に固定される。本
実施例では、図２に示す如く、道路側方の支柱９１から
道路側に突設されたアーム部９２に固定されている。こ
のレーザレーダセンサ１１は、レーザ光を２次元に走査
し、路面上の測定エリア８０内の測定点へレーザ光を出
射し、その反射光に基づき、測定点の情報を測定する。

【００３５】一方、通信部３０は、レーザレーダセンサ
１１によるレーザ光の光路の視程情報及び測定エリア８
０の路面温度の情報を外部装置から取得する。信号処理
部２０は、レーザレーダセンサ１１にて測定された測定
点の情報と、通信部３０にて取得される情報とに基づい
て、路面状況を推定する。路面状況の推定結果は、通信
部３０によって外部装置へ送信され、外部装置から各走
行車両へ送信されて車両の走行制御に用いられる。

【００３６】以上説明した路面状況推定装置１の動作を
示すのが、図３のフローチャートである。そこで次に、
この図３のフローチャートに基づき、路面状況推定装置
１の動作を詳しく説明する。まずＳ１００では、レーザ
レーダセンサ１１がレーザ光を移動させる。これについ
て図４を用いて説明する。

【００３７】図４は、図２中の測定エリア８０を上方か
ら見た様子を示す説明図である。図４に示すように、測
定エリア８０は例えば４ｍ四方の領域である。測定点
は、測定エリア８０に例えば０．２５ｍ間隔の格子線を
想定した場合の格子点である（図４中には黒丸で示し
た）。

【００３８】最初にレーザ光は、図中左下の記号Ａで示
す測定点を照射するように設定される。そして、Ｓ１０
０の処理が実行される毎に、レーザレーダセンサ１１
は、記号αの矢印で示すように、道路横断方向に配列さ
れた測定点へレーザ光を順次移動する。そして、レーザ
光が図中右下の記号Ｂで示す測定点までくると、記号β
の矢印で示すように測定点Ａよりも０．２５ｍだけ道路
縦断方向に位置する記号Ｃで示す測定点へレーザ光を移
動して、測定点ＡからＢまでと同様に、道路横断方向に
配列された測定点へレーザ光を順次移動する。これを繰
り返して最終的に図中右上の記号Ｅで示す測定点までレ
ーザ光を移動すると、図中左下の測定点Ａへ戻る。した
がって、図３に示す処理が繰り返し実行され、Ｓ１００
の処理が繰り返し実行されると、レーザレーダセンサ１
１は、測定エリア８０を２次元に走査することになる。

【００３９】続くＳ２００では、測定及び補正を行う。
レーザレーダセンサ１１は、上述したように各測定点へ
レーザ光を出射し、その反射光から各測定点の情報を得
る。測定点の情報は、測定点までの距離及び測定点の反
射強度である。距離は、行程時間差として得られる。行
程時間差とは、レーザ光の発光と受光との時間差であ
り、この時間差が距離に換算される。そして、この距離
及び反射強度が信号処理部２０へ送信される。同時に、
レーザレーダセンサ１１は、対象となっている測定点へ
のレーザ光の出射方向に基づき、レーザレーダセンサ１
１の鉛直下の基準点からその測定点までの距離である極
座標距離を算定し、この極座標距離も信号処理部２０へ
送信する。

【００４０】一方、通信部３０は、視程情報及び路面温
度情報を外部装置から取得し、この視程情報及び路面温
度情報を信号処理部２０へ送信する。この処理は、Ｓ２
００の中で行うことも考えられるが、図３に示したフロ
ーチャートとは別に、外部装置からの送信タイミングで
行ってもよい。

【００４１】いずれにしても信号処理部２０は、「反射
強度」、「距離」、「極座標距離」、「視程情報」及び
「路面温度情報」を取得する。また、このＳ２００で
は、信号処理部２０が、通信部３０からの視程情報に基
づいて、レーザレーダセンサ１１にて測定された測定点
の反射強度を補正する。この補正処理は、通信部３０に
て取得された視程情報に基づき、測定された反射強度を
大気が澄んでいる状態の時の反射強度、すなわち透過率
が約１００％の時の反射強度に換算するものである。こ
の換算は、視程と光の透過率との関係式及びレーザレー
ダ方程式から導出される次の式１を用いて行う。

【００４２】

【数１】

【００４３】なお、ここでＰ_rは測定された反射強度、
Ｐ_r0は透過率が約１００％の時の反射強度、Ｒはレーザ
レーダセンサと路面との距離、Ｖは視程、εはコントラ
スト限界値を示す。コントラスト限界値は０．０２〜
０．０５くらいである。つまり、Ｓ２００では、上述し
た式１を用い、測定された反射強度Ｐ_rを透過率約１０
０％の時の反射強度Ｐ_r0に換算するのである。なお、式
１は、信号処理部２０の記憶装置２２に予め記憶してお
く。

【００４４】そして、次のＳ３００では、路面状況の推
定を行う。このＳ３００における路面状況推定処理を詳
細に示したのが、図５のフローチャートである。したが
って、Ｓ３００については、図５のフローチャートに基
づき説明する。まず最初のステップＳ３１０では、ファ
ジィ推論を行って対象となっている測定点における路面
の状況を推定する。ここでは、補正後の反射強度、距
離、及び極座標距離に基づいてファジィ推論を行う。

【００４５】ここでファジィ推論によって路面の状況を
推定する方法について詳しく説明する。ファジィ推論を
行うためには、メンバシップ関数及びファジィルールを
作成しておく必要がある。メンバシップ関数は、各状況
にある路面のデータを実際に測定し、その度数分布から
作成する。例えば様々な「圧雪路」の路面データを集計
すると、積雪によって距離は比較的近い方に分布し、反
射強度は比較的大きな方へ分布する。この分布状態を用
いてメンバシップ関数として構成するのである。各路面
状況に対応する「距離」、「反射強度」及び「極座標距
離」のメンバシップ関数は、図６に示す如くである。例
えば「圧雪路」では、距離が図６（ａ）に実線で示すよ
うに分布し、また、反射強度が図６（ｂ）に一点鎖線で
示すように分布する。

【００４６】そして、このメンバシップ関数の組み合わ
せをファジィルールとして作成する。図７に示す如くで
ある。この図７によれば、例えば距離が「近い」とき
で、かつ、反射強度が「強い」ときは、「圧雪路」と推
定されることになる。図７に示すようなファジィルール
を用いることによって、このＳ３１０では、路面状況を
「乾燥路」、「湿潤路」、「新雪路」、「圧雪路」又は
「ジャム雪路」のいずれかと推定する。

【００４７】なお、メンバシップ関数及びファジィルー
ルは、信号処理部２０の記憶装置２２に記憶しておき、
適宜読み出して用いる。ここで再び図５のフローチャー
トの説明に戻る。上述したようにして測定点における路
面の状況がある程度推定されるのであるが、Ｓ３２０以
降の処理では、さらに温度情報等に基づき、より詳細な
路面状況の推定を行う。

【００４８】Ｓ３２０では、Ｓ３１０にて「圧雪路」と
推定されたか否かを判断する。「圧雪路」と推定された
場合（Ｓ３２０：ＹＥＳ）、Ｓ３３０へ移行する。一
方、「圧雪路」と推定されなかった場合（Ｓ３２０：Ｎ
Ｏ）、Ｓ３３０の処理を実行せず、Ｓ３５０へ移行す
る。

【００４９】Ｓ３３０では、路面温度情報に基づいて路
面が凍結する温度であるか否かを判断する。ここで凍結
する温度であると判断された場合（Ｓ３３０：ＹＥ
Ｓ）、Ｓ３４０にて測定点における路面の状況は「圧雪
氷板路」と推定し、その後、本路面状況推定処理を終了
する。一方、凍結する温度でないと判断された場合（Ｓ
３３０：ＮＯ）、Ｓ３５０へ移行する。

【００５０】Ｓ３５０では、Ｓ３１０にて「湿潤路」と
推定されたか否かを判断する。「湿潤路」と推定された
場合（Ｓ３５０：ＹＥＳ）、Ｓ３６０へ移行する。一
方、「湿潤路」と推定されなかった場合（Ｓ３５０：Ｎ
Ｏ）、以降の処理を実行せず、本路面状況推定処理を終
了する。

【００５１】Ｓ３６０では、路面温度情報に基づいて路
面が凍結する温度であるか否かを判断する。ここで凍結
する温度であると判断された場合（Ｓ３６０：ＹＥ
Ｓ）、Ｓ３７０にて測定点における路面の状況は「氷膜
路」であると推定し、その後、本路面状況推定処理を終
了する。一方、凍結する温度でないと判断された場合
（Ｓ３６０：ＮＯ）、Ｓ３８０へ移行する。

【００５２】Ｓ３８０では、反射強度が所定値以下か否
かを判断する。ここで反射強度が所定値以下であると判
断された場合（Ｓ３８０：ＹＥＳ）、Ｓ３９０にて測定
点における路面の状況は「水膜路」であると推定し、そ
の後、本路面状況推定処理を終了する。一方、反射強度
が所定値よりも大きいと判断された場合（Ｓ３８０：Ｎ
Ｏ）、本路面状況推定処理を終了する。

【００５３】以上のように、Ｓ３２０以降の処理では、
Ｓ３１０にて「圧雪路」又は「湿潤路」と判断された路
面の状況を、さらに路面温度情報によって凍結している
か否かを判断する。また、「湿潤路」で凍結していない
場合には、路面が湿っている状態であるのかあるいは水
膜が生じている状態であるのかを反射強度から判断す
る。

【００５４】これによって、各測定点における路面状況
は、「乾燥路」、「湿潤路」、「水膜路」、「氷膜
路」、「新雪路」、「圧雪路」、「圧雪氷板路」又は
「ジャム雪路」の８区分に推定される。ここで再び図３
のフローチャートの説明に戻る。

【００５５】続くＳ４００では、統計及び出力処理を実
行する。図３に示したＳ１００〜Ｓ３００の処理が繰り
返される毎に、測定点での路面の状況が順に推定される
ため、Ｓ４００では、この路面の状況を信号処理部２０
の記憶装置２２に記憶しておく。そして、図４に示した
測定エリア８０の２８９（１７×１７）個の測定点のそ
れぞれについて推定された推定結果を統計し、測定エリ
ア８０における路面状況を推定する。

【００５６】具体的には、２８９個の測定点のそれぞれ
の推定結果から、上述した８区分の路面状況を確率で示
す。例えば２８９個の測定点の内の２００個の測定点で
「乾燥路」と判断され、残り８９個の測定点で「湿潤
路」と判断された場合には、２００÷２８９≒６９％の
確率で「乾燥路」、８９÷２８９≒３１％の確率で「湿
潤路」と推定する。

【００５７】次に、本実施例の路面状況推定装置１の発
揮する効果を説明する。本実施例の路面状況推定装置１
では、レーザレーダセンサ１１を用いることによって路
面の反射強度と共に路面までの距離を測定する（図３中
のＳ２００）。路面までの距離を測れば、積雪の状況を
簡単に判定することができるため、レーザレーダセンサ
１１のみを用いて、従来と同様レベルで路面状況を推定
できる。

【００５８】しかも、本実施例では、通信部３０を介し
て外部装置から視程情報を取得し、この視程情報に基づ
き、上述した式１を用いて反射強度を補正する（図３中
のＳ２００）。これによって、視程の影響を考慮した路
面状況の推定ができ、推定結果がばらつくという問題も
解消される。

【００５９】また、本実施例では、路面温度情報も通信
部３０を介して外部装置から取得する。したがって、路
面状況推定装置１は、その測定部１０にレーザレーダセ
ンサ１１のみの１つのセンサを備える構成となる。結果
として、路面状況推定装置１内の信号線が少なくなり、
構造の複雑化を招くことがない。また、センサの数が少
なくて済むため、コスト面でのデメリットが小さくな
る。このとき、従来と同様にレーザレーダセンサ１１を
精度よく配置する必要はあるが、センサの数が従来より
も少ないため、設置に手間がかからない。さらに信号処
理部２０の備えるＣＰＵ２１の処理負荷が大きくならな
い。

【００６０】さらにまた、本実施例では、レーザレーダ
センサ１１が、レーザ光を測定エリア８０内の測定点
（図４参照）へ２次元に走査する（図３中のＳ１０
０）。そして、各測定点毎に推定された路面の状況を統
計して出力する（Ｓ４００）。これによって、路面の一
点だけの情報に基づいて路面状況を推定する場合と比
べ、外乱を抑えて適切な路面状況が推定される。例えば
走行する車両にレーザ光が照射される可能性もあるが、
このように複数の測定点に基づき路面状況を推定するた
め、その場合にも推定結果のばらつきを極力抑えること
ができる。

【００６１】また、本実施例の路面状況推定装置１で
は、レーザレーダセンサ１１がレーザ光の出射方向に基
づき、レーザレーダセンサ１１の鉛直下の基準点から対
象の測定点までの距離である極座標距離を算定する（図
３中のＳ２００）。そして、この極座標距離を含めてフ
ァジィ推論を行い（図５中のＳ３１０）、路面の状況を
推定する。このようにして測定エリア８０の複数の測定
点のうちのいくつかの測定点に共通の極座標距離を導入
すれば、ファジィ推論を行うためのファジィルールの作
成が容易になり、処理設計が簡単になるという点で有利
である。レーザレーダセンサ１１鉛直下を原点とする同
心円上に分布する測定点は、レーザレーダセンサ１１に
対して同様の位置関係を有するため、それら測定点に対
応する距離及び反射強度は同様のデータとなるためであ
る。

【００６２】さらにまた、本実施例では、通信部３０に
て取得される路面温度情報に基づいて、路面の凍結状況
を推定する（図５中のＳ３２０〜Ｓ３７０）。また、
「湿潤路」で凍結していない場合には、さらに、反射強
度が所定値よりも大きいか否かで水膜が生じているか否
かを判断する（Ｓ３８０，Ｓ３９０）。これによって、
路面状況は、「乾燥路」、「湿潤路」、「水膜路」、
「氷膜路」、「新雪路」、「圧雪路」、「圧雪氷板路」
又は「ジャム雪路」の８区分で推定でき、少ない数のセ
ンサで細かな路面状況の推定が実現される。

【００６３】なお、本実施例における路面状況推定装置
１の測定部１０のレーザレーダセンサ１１が「距離反射
強度測定手段」に相当し、信号処理部２０のＣＰＵ２１
が「反射強度補正手段」、「路面状況推定手段」及び
「路面凍結状況推定手段」に相当し、通信部３０が「視
程情報取得手段」及び「路面温度情報取得手段」に相当
する。

【００６４】そして、図３中のＳ２００の補正処理が反
射強度補正手段としての処理に相当し、Ｓ３００の処理
の中のＳ３２０〜Ｓ３７０の処理（図５参照）が路面凍
結状況推定手段としての処理に相当し、Ｓ３００の処理
の中のＳ３１０の処理（図５参照）及びＳ４００の統計
処理が路面状況推定手段としての処理に相当する。

【００６５】以上、本発明はこのような実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲
において種々なる形態で実施し得る。（１）上記実施例では、ファジィ推論を行って路面状況
を推定するものであった。ファジィ推論を行えば確率的
な判断ができるため外乱の影響に強くなるが、特にファ
ジィ推論を行わなくとも、他の演算手法を用いて路面状
況を推定してもよい。（２）また、上記実施例では、路面温度情報をファジィ
推論には用いていないが、路面温度情報を含めたファジ
ィ推論を行うことも当然考えられる。（３）上記実施例では測定エリア８０の中の測定点毎に
ファジィ推論を行って路面の状況を推定していたが（図
５中のＳ３１０）、例えば１０個というような所定数の
測定点に対応する距離及び反射強度を平均し、この平均
距離及び平均反射強度に基づき、所定数の測定点毎にフ
ァジィ推論を行って路面の状況を推定するようにしても
よい。このようにすれば、さらに各測定点における測定
誤差による推定結果のばらつきを抑えることができる。
なお、この場合、信号処理部２０のＣＰＵ２１が「平均
値算出手段」に相当することになる。（４）また、上記実施例では、視程情報を通信部３０を
介して外部装置から取得していたが、測定部１０に視程
計を備える構成としてもよい。このときは、視程計が
「視程情報取得手段」に相当する。また、例えば図２に
示す支柱９１の所定位置にリフレクタを設置しておき、
レーザレーダセンサ１１が、このリフレクタへもレーザ
光を照射し、リフレクタからの反射強度を測定するよう
にしておく。そして、信号処理部２０がリフレクタから
の反射強度と、予め記憶している透過率約１００％の時
のリフレクタからの反射強度とを比較し、視程情報を算
出して取得するようにしてもよい。このときは、信号処
理部２０が「視程情報取得手段」に相当する。なお、光
学的なリフレクタとしては、キャッツアイ、デリニエー
タと呼ばれる正反射物体（レトロ・リフレックス・リフ
レクタ）を用いることが考えられる。

【００６６】上記実施例では、視程情報だけでなく路面
温度情報も通信部３０を介して外部装置から取得してい
たが、路面の温度を測定する路面温度センサを備える構
成としてもよい。例えば非接触式の温度センサであれ
ば、レーザレーダセンサ１１と共に道路側方の支柱９１
から道路側に突設されたアーム部９２に設置することが
考えられる。また、接触式の温度センサであっても、も
ちろん差し支えない。この場合、路面温度センサが「路
面温度取得手段」に相当することになる。

【００６７】このように視程計や路面温度センサを備え
る構成としても、レーザレーダセンサ１１を含めて計３
つのセンサで構成できることになり、従来の装置に比べ
てセンサの数は少なくなることに変わりない。（５）さらにまた、上記実施例では、複数の測定点毎に
推定した路面の状況を単純に集計して路面状況を推定し
ていた。

【００６８】ところで、上記実施例の路面状況推定装置
１では反射強度だけでなく距離を測定しているため、雪
路であるとの推定結果、つまり上記実施例では「新雪
路」、「圧雪路」、「圧雪氷板路」、「ジャム雪路」と
いう推定結果は、例えば「乾燥路」、「湿潤路」といっ
た雪路以外の推定結果と比べて信頼性が高くなる。なぜ
なら、路面までの距離が短くなっていれば、高い確率で
雪路と推定できるからである。

【００６９】したがって、各測定点毎の推定結果に基づ
き、又は上記（１）に示したように所定数の測定点毎の
推定結果に基づき路面状況を推定する際、雪路と雪路以
外とで異なる重み付けをして統計処理を行うようにして
もよい。例えば雪路と推定された測定点の個数について
は、１．５倍というように定数倍して統計処理をすると
いう具合である。このようにすれば、レーザレーダセン
サ１１の特性に基づく路面状況の適切な推定が実現され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の路面状況推定装置の機能ブロック図で
ある。

【図２】レーザレーダセンサの設置された様子を示す説
明図である。

【図３】路面状況推定装置の動作を示すフローチャート
である。

【図４】測定エリア内の測定点とレーザ光の移動順序を
示す説明図である。

【図５】路面状況推定処理を示すフローチャートであ
る。

【図６】ファジィ推論におけるメンバシップ関数を例示
する説明図である。

【図７】ファジィ推論におけるファジィルールを例示す
る説明図である。

【符号の説明】

１…路面状況推定装置１０…測定部１１…レーザレーダセンサ２０…信号処理部２１…ＣＰＵ２２…記憶装置３０…通信部８０…測定エリア９１…支柱９２…アーム部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】路面上方の所定位置に取り付けられ、前記
路面までの距離及び前記路面の反射強度を測定する距離
反射強度測定手段と、該距離反射強度測定手段による前記反射強度の測定結果
に影響を及ぼす大気の混濁度を示す視程情報を取得する
視程情報取得手段と、前記視程情報取得手段にて取得された視程情報に基づ
き、前記距離反射強度測定手段にて測定された反射強度
を補正する反射強度補正手段と、該反射強度補正手段にて補正された反射強度及び前記距
離反射強度測定手段にて測定された前記路面までの距離
に基づき、路面状況推定処理を実行して路面状況を推定
する路面状況推定手段とを備えていることを特徴とする
路面状況推定装置。
【請求項２】請求項１に記載の路面状況推定装置におい
て、前記路面状況推定手段は、前記路面状況推定処理にてフ
ァジィ推論を行うことを特徴とする路面状況推定装置。
【請求項３】請求項１又は２に記載の路面状況推定装置
において、前記距離反射強度測定手段は、電磁波又は超音波を前記
路面へ出射し、その反射波に基づき、前記路面までの距
離及び前記路面の反射強度を測定するよう構成されてお
り、前記距離反射強度測定手段からの電磁波又は超音波を反
射するリフレクタを所定位置に配置しておき、前記視程情報取得手段は、前記リフレクタで反射された
反射波の反射強度と、基準となる反射強度とを比較し、
前記視程情報を算出して取得することを特徴とする路面
状況推定装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の路面状況
推定装置において、前記距離反射強度測定手段は、前記路面上の複数の測定
点を測定対象とし、当該各測定点までの距離及び各測定
点からの反射強度を測定し、前記路面状況推定手段は、前記各測定点毎に前記路面状
況推定処理を実行して路面の状況を推定し、当該各測定
点毎に推定した路面の状況を統計することによって前記
路面状況を推定することを特徴とする路面状況推定装
置。
【請求項５】請求項４に記載の路面状況推定装置におい
て、さらに、前記各測定点に対応する前記距離及び前記反射
強度を、前記複数の測定点のうちの所定数の測定点毎に
平均した平均距離及び平均反射強度を算出する平均値算
出手段を備え、前記反射強度補正手段は、前記視程情報取得手段にて取
得された視程情報に基づき、前記平均値算出手段にて算
出された平均反射強度を補正し、前記路面状況推定手段は、前記反射強度補正手段にて補
正された平均反射強度及び前記平均値算出手段にて算出
された前記平均距離に基づき、前記所定数の測定点毎に
前記路面状況推定処理を実行して路面の状況を推定し、
当該所定数の測定点毎に推定した路面の状況を統計する
ことによって前記路面状況を推定することを特徴とする
路面状況推定装置。
【請求項６】請求項４又は５に記載の路面状況推定装置
において、前記路面状況推定手段は、前記路面の状況を統計する
際、所定の重み付けを行うことを特徴とする路面状況推
定装置。
【請求項７】請求項４〜６のいずれかに記載の路面状況
推定装置において、前記距離反射強度測定手段は、前記路面上に２次元に配
列した測定点を測定対象とし、前記距離反射強度測定手
段の鉛直下に位置する基準点から前記各測定点までの距
離を極座標距離として測定し、前記路面状況推定手段は、前記極座標距離を含めて前記
ファジィ推論を行い路面の状況を推定することを特徴と
する路面状況推定装置。
【請求項８】請求項１〜７のいずれかに記載の路面状況
推定装置において、さらに、前記路面の温度情報を取得する路面温度情報取得手段
と、前記路面温度情報取得手段にて取得された路面温度及び
前記路面状況推定手段にて推定された路面状況に基づい
て、前記路面の凍結状況を推定する路面凍結状況推定手
段とを備えていることを特徴とする路面状況推定装置。