JP2003050198A - Apparatus and method for discriminating road surface - Google Patents

Apparatus and method for discriminating road surface

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JP2003050198A
JP2003050198A JP2001236779A JP2001236779A JP2003050198A JP 2003050198 A JP2003050198 A JP 2003050198A JP 2001236779 A JP2001236779 A JP 2001236779A JP 2001236779 A JP2001236779 A JP 2001236779A JP 2003050198 A JP2003050198 A JP 2003050198A
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Japan
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road surface
light
reflected
road
light receiving
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JP2001236779A
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Japanese (ja)
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Chuichi Ueda
忠一 上田
Tatsuo Ogaki
龍男 大垣
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a road-surface discrimination sensor and a road-surface discrimination apparatus, that can be miniaturized by receiving both of a regular reflection constituent and a diffusion reflection constituent by one light-receiving means. SOLUTION: The road-surface discrimination sensor 1 and a reflector 2 are arranged, while sandwiching a road 4, and light is applied to a road surface from the road surface discrimination sensor 1. When the reflection surface from the road surface is to be received by a light receiving means in the road surface discrimination sensor 1, a diffusion reflected components that directly returns from the road surface to the light-receiving means, and a regularly reflected components that are reflected by the reflector 2 and are returned to the light-receiving means are detected by the road-surface discrimination sensor 1. The road-surface state is discriminated, by utilizing the change in the light-receiving state of the diffusion reflection components and the regularly reflected components, depending on the road surface state.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、路面に対して光
を照射し、その反射光の飛行時間から路面状態を判別す
る路面判別装置および同装置に使用する路面判別センサ
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a road surface discriminating device for irradiating a road surface with light and discriminating a road surface state from the flight time of the reflected light, and a road surface discriminating sensor used in the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、路面状態を判別する装置として、
たとえば、特開平9−269381号公報に開示されて
いるものがある。この装置は、道路上に設置された投光
器から赤外光を路面に照射し、その路面から反射される
反射光を正反射用受光器と乱反射用受光器で受光し、こ
れらの正/乱反射用受光器からの出力の比較および路温
センサで検出した路面温度から、道路面の状態を乾燥、
湿潤、凍結、積雪のどれに該当するかを判別する。この
装置は、路面に光を照射した時に、その路面からの正反
射成分と乱反射成分のそれぞれの受光レベルが異なるこ
とを利用している。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a device for determining the road surface condition,
For example, there is one disclosed in JP-A-9-269381. This device irradiates the road surface with infrared light from a floodlight installed on the road, receives the reflected light reflected from the road surface with a specular reflection light receiver and a diffuse reflection light receiver, and uses these regular / diffuse reflection light. Drying the condition of the road surface from the comparison of the output from the light receiver and the road surface temperature detected by the road temperature sensor,
Determine whether it is wet, frozen, or snowy. This device takes advantage of the fact that when the road surface is irradiated with light, the light reception levels of the regular reflection component and the diffuse reflection component from the road surface are different.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来の
装置は、路面から反射される反射光の正反射成分と乱反
射成分の到達位置が異なるために、正反射用受光器と乱
反射用受光器とをそれぞれ別々に異なった位置に取り付
ける必要があり、電気的配線が煩雑になったり、装置全
体が大きくなるという不都合があった。また、道路上に
おける測定点が1点であるため、路面状態判別結果が道
路全体の路面状態を反映しているとは限らないという問
題点があった。
However, in the above-mentioned conventional apparatus, since the specular reflection component and the diffuse reflection component of the reflected light reflected from the road surface reach different positions, the specular reflection light receiver and the diffuse reflection light receiver are different. It is necessary to separately install and at different positions, and there are inconveniences that the electrical wiring becomes complicated and the entire device becomes large. Further, since there is only one measurement point on the road, there is a problem that the road surface state determination result does not always reflect the road surface state of the entire road.

【0004】この発明の目的は、1つの受光手段で正反
射成分と拡散反射成分の両方を受光することができるよ
うにして、装置を小型化できる路面判別センサおよび路
面判別装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a road surface discriminating sensor and a road surface discriminating apparatus which can downsize the device by allowing one light receiving means to receive both specular reflection components and diffuse reflection components. is there.

【0005】また、この発明の他の目的は、1つの受光
手段で、道路全体の路面状態を判別することのできる路
面判別センサおよび路面判別装置を提供することにあ
る。
Another object of the present invention is to provide a road surface discriminating sensor and a road surface discriminating device capable of discriminating the road surface condition of the entire road by one light receiving means.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するために次のように構成される。 (1)光を走査して路面へ照射する照射手段と、前記照
射手段により照射された光による路面からの反射光を受
光する受光手段と、前記受光手段で受光した前記反射光
の飛行時間に基づいて路面状態を判別する路面判別手段
と、前記照射手段と道路を挟んで反対側に対向して設置
される反射手段と、を有し、前記路面判別手段は、前記
照射手段により照射された光による路面からの反射光
が、前記反射手段により反射して再び路面にて反射して
前記受光手段に受光されるまでの飛行時間と、前記受光
手段で受光した反射光の拡散反射成分の飛行時間とか
ら、複数点の路面状態を判別することを特徴とする。
The present invention is configured as follows to solve the above problems. (1) The irradiation means for scanning and irradiating the road surface with light, the light receiving means for receiving the reflected light from the road surface by the light emitted by the irradiating means, and the flight time of the reflected light received by the light receiving means. A road surface determining means for determining a road surface state based on the road surface; and a reflecting means installed to face the irradiation means on the opposite side of the road, and the road surface determining means is irradiated by the irradiation means. Flight time of the light reflected from the road surface by the reflecting means, reflected again by the road surface and received by the light receiving means, and flight of diffuse reflection component of the reflected light received by the light receiving means. It is characterized in that the road surface condition at a plurality of points is determined from the time.

【0007】この発明の路面判別装置は、路面判別手段
が、1つの受光手段で受光した正反射成分の飛行時間お
よび拡散反射成分の飛行時間から路面状態を判別する。
正反射は、路面が鏡面状態になっている時に生じ、拡散
反射は路面が凹凸状になっている時に生じる。受光手段
で受光した正反射成分は、照射手段によって照射された
光が路面で正反射し、その光が照射手段と道路を挟んで
反対側に対向して配置されている反射手段で反射し、そ
の光が路面で再び正反射して受光手段に到達した光であ
る。これに対して拡散反射成分は、照射手段から照射さ
れた光が路面で反射して戻ってきた光である。このた
め、正反射成分の飛行時間は拡散反射成分の飛行時間よ
りも長くなる。そこで、受光手段で受光した反射光の飛
行時間が正反射成分によるものか拡散反射成分によるも
のかを飛行時間から判別することができ、正反射成分だ
けの場合には、路面状態が鏡面状態であると判別するこ
とができ、拡散反射成分だけの場合には路面が凹凸状態
であることを判別することができる。また、正反射成分
と拡散反射成分の両方を検出できる場合には、路面状態
が鏡面状態でもなく凹凸状態でもない、たとえば、冠水
路面状態であると判別することができる。
In the road surface discriminating apparatus of the present invention, the road surface discriminating means discriminates the road surface state from the flight time of the specular reflection component and the flight time of the diffuse reflection component received by one light receiving means.
Regular reflection occurs when the road surface is a mirror surface state, and diffuse reflection occurs when the road surface is uneven. The regular reflection component received by the light receiving means, the light emitted by the irradiating means is regularly reflected on the road surface, and the light is reflected by the reflecting means arranged opposite to the irradiating means on the opposite side of the road, The light is the light that has been specularly reflected again on the road surface and reached the light receiving means. On the other hand, the diffuse reflection component is the light emitted from the irradiation means and reflected back on the road surface. Therefore, the flight time of the specular reflection component is longer than the flight time of the diffuse reflection component. Therefore, it is possible to determine from the flight time whether the flight time of the reflected light received by the light receiving means is due to the specular reflection component or the diffuse reflection component. If there is only the diffuse reflection component, it can be determined that the road surface is uneven. If both the regular reflection component and the diffuse reflection component can be detected, it can be determined that the road surface state is neither a mirror surface state nor an uneven state, for example, a flooded road surface state.

【0008】また、この発明では、照射手段から照射さ
れる光が路面に沿って走査されるようにしている。これ
により、路面の複数点での路面状態を判別することがで
き、道路全体の路面状態を正確に判別することができ
る。
Further, in the present invention, the light emitted from the irradiation means is scanned along the road surface. Thereby, the road surface condition at a plurality of points on the road surface can be determined, and the road surface condition of the entire road can be accurately determined.

【0009】(2)路面へ光を照射する照射手段と、前
記照射手段により照射された光による路面からの反射光
を受光する受光手段と、前記受光手段で受光した前記反
射光の飛行時間に基づいて路面状態を判別する路面判別
手段と、を備え、前記路面判別手段は、前記受光手段で
受光した正反射成分の飛行時間および拡散反射成分の飛
行時間から路面状態を判別することを特徴とする。
(2) Irradiating means for irradiating the road surface with light, light receiving means for receiving reflected light from the road surface due to the light emitted by the irradiating means, and flight time of the reflected light received by the light receiving means. A road surface discriminating means for discriminating a road surface state based on the road surface discriminating means, the road surface discriminating means discriminating the road surface state from the flight time of the specular reflection component and the flight time of the diffuse reflection component received by the light receiving means. To do.

【0010】この発明の路面判別センサは、センサ内の
照射手段と道路を挟んで反対側に対向して配置されてい
る反射手段と組み合わされるものであるが、反射手段と
構造的に一体である必要はなく、反射手段と別々に製造
することが出来、また、反射手段がすでに設置されてい
る道路に対して、後で設置することが可能である。
The road surface discriminating sensor of the present invention is combined with the irradiating means in the sensor and the reflecting means which is arranged on the opposite side of the road, and is structurally integrated with the reflecting means. It is not necessary and can be manufactured separately from the reflecting means and can be installed later on the road on which the reflecting means has already been installed.

【0011】(3)上記(2)の路面判別センサにおい
て、前記路面判別手段は、前記照射手段の取付位置によ
って決まる路面からの基準距離と、前記受光手段で受光
した正反射成分の飛行時間および拡散反射成分の飛行時
間から算出される距離とを比較して路面状態を判別する
ことを特徴とする。
(3) In the road surface discrimination sensor according to the above (2), the road surface discrimination means has a reference distance from the road surface determined by the mounting position of the irradiation means, a flight time of the specular reflection component received by the light receiving means, and It is characterized in that the road surface condition is determined by comparing the distance calculated from the flight time of the diffuse reflection component.

【0012】前記正反射成分の飛行時間および拡散反射
成分の飛行時間は、距離の次元に置き換えることができ
るから、照射手段の取付位置によって決まる路面からの
基準距離と上記飛行時間から検出される距離とを比較す
ることで路面状態を判別することができる。
Since the flight time of the specular reflection component and the flight time of the diffuse reflection component can be replaced by the dimension of the distance, the reference distance from the road surface determined by the mounting position of the irradiation means and the distance detected from the above flight time. By comparing and, the road surface condition can be determined.

【0013】(4)上記(2)の路面判別センサにおい
て、前記路面判別手段は、前記受光手段で受光した反射
光の受光量と、前記受光手段で受光した正反射成分の飛
行時間および拡散反射成分の飛行時間から算出される距
離とから路面状態を判別することを特徴とする。
(4) In the road surface discriminating sensor according to the above (2), the road surface discriminating means receives the amount of reflected light received by the light receiving means, the flight time of the specular reflection component received by the light receiving means, and diffuse reflection. It is characterized in that the road surface state is discriminated from the distance calculated from the flight time of the component.

【0014】路面状態を詳細に判別しようとする時に
は、上記飛行時間を検出するだけでは困難な場合があ
る。たとえば、路面の乾燥状態と湿潤状態とでは、両者
とも受光する光がほとんど拡散反射成分で占められるた
めに、それらを判別することができない。そこで、この
発明では、受光手段で受光した反射光の受光量を加味し
て路面状態を判別する。たとえば、上記の例では、湿潤
状態の路面よりも乾燥状態の路面の方が受光量が多くな
る。
When trying to determine the road surface condition in detail, it may be difficult to detect the flight time only. For example, in a dry state and a wet state of the road surface, the light received by both of them cannot be discriminated because most of the received light is occupied by diffuse reflection components. Therefore, in the present invention, the road surface condition is determined by taking into consideration the amount of reflected light received by the light receiving means. For example, in the above example, the amount of received light is greater on a dry road surface than on a wet road surface.

【0015】(5)上記(2)〜(4)のいずれかの路
面判別センサと、前記路面判別センサと道路を挟んで反
対側に対向して設置される反射手段と、を有し、前記照
射手段により照射された光による路面からの反射光が、
前記反射手段により反射して再び路面にて反射して前記
受光手段に受光されることを特徴とする。
(5) The road surface discrimination sensor according to any one of the above (2) to (4), and a reflection means installed opposite to the road surface discrimination sensor on the opposite side of the road, The reflected light from the road surface due to the light emitted by the irradiation means,
It is characterized in that the light is reflected by the reflecting means, reflected again on the road surface, and received by the light receiving means.

【0016】この発明では、上記の(2)〜(4)の路
面判別センサと、この路面判別センサと道路を挟んで反
対側に対向して配置される反射手段とを備えるものであ
って、上記正反射成分は、この反射手段で反射された光
が路面で再反射して受光手段に受光される光である。
According to the present invention, there is provided the above-mentioned road surface discrimination sensor (2) to (4), and a reflecting means arranged opposite to the road surface discrimination sensor on the opposite side of the road. The specular reflection component is light that is reflected by the reflecting means and is reflected again on the road surface and received by the light receiving means.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】図1は、この発明の原理を説明す
る図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention.

【0018】図1(A)は路面が拡散反射物体(たとえ
ば、乾燥アスファルト)の場合の光の照射および反射状
態を示し、図1(B)は路面が鏡面物体の場合の光の照
射および反射状態を示し、図1(C)は、路面が冠水路
面の場合の光の照射および反射状態を示している。
FIG. 1 (A) shows the irradiation and reflection of light when the road surface is a diffuse reflection object (for example, dry asphalt), and FIG. 1 (B) shows the irradiation and reflection of light when the road surface is a mirror surface object. FIG. 1C shows the state of irradiation and reflection of light when the road surface is a flooded road surface.

【0019】図1(A)において、路面判別センサ1
は、路面へ光を照射する照射手段と、この照射手段によ
り照射された光による路面からの反射光を受光する受光
手段とを備えている。照射手段は、レーザ光照射手段で
構成され、ポリゴンミラーを備えることによって、路面
3に対し光を走査できるようになっている。光の走査方
向は、この例では、路面の幅方向である。
In FIG. 1A, a road surface discrimination sensor 1
Is provided with an irradiation means for irradiating the road surface with light and a light receiving means for receiving the reflected light from the road surface due to the light emitted by the irradiation means. The irradiation means is composed of a laser light irradiation means, and is provided with a polygon mirror so that the road surface 3 can be scanned with light. The light scanning direction is the width direction of the road surface in this example.

【0020】前記路面判別センサ1は、道路4の幅方向
の一方の端部側に設置され、この路面判別センサ1と道
路を挟んで道路の反対側に対向して反射体2が設置され
ている。反射体2の反射面、すなわち路面判別センサ1
側の面は回帰反射するように成形された反射面となって
いる。回帰反射させることで、路面からの正反射光を、
行きと同じルートを辿って受光手段に戻すことができ
る。また、これにより、一つの受光手段で正反射成分と
拡散反射成分の両方を受光することができるようにな
る。
The road surface discrimination sensor 1 is installed on one end side in the width direction of the road 4, and the reflector 2 is installed so as to face the road surface discrimination sensor 1 and the opposite side of the road across the road. There is. Reflection surface of reflector 2, that is, road surface discrimination sensor 1
The surface on the side is a reflecting surface formed so as to perform retroreflection. By regressive reflection, regular reflection light from the road surface,
It is possible to return to the light receiving means by following the same route as going. In addition, this enables one light receiving unit to receive both the specular reflection component and the diffuse reflection component.

【0021】図1(A)において、道路4の路面3は乾
燥アスファルト(拡散反射物体)となっているから、路
面判別センサ1から路面3に照射された光Pは、乾燥ア
スファルト面で拡散反射して路面判別センサ1の受光手
段によって受光される。この時、路面判別センサ1から
路面の照射点までの前記反射光の飛行時間を測定するこ
とによって、路面判別センサ1から路面の照射点までの
距離を計算することができる。計算された測定距離は、
Lとなる。なお、路面が乾燥アスファルトの場合、受光
手段で受光する光はほとんど拡散反射成分で占められ、
正反射成分が含まれることはほとんどない。
In FIG. 1A, since the road surface 3 of the road 4 is dry asphalt (diffuse reflection object), the light P emitted from the road surface discrimination sensor 1 to the road surface 3 is diffusely reflected on the dry asphalt surface. Then, the light is received by the light receiving means of the road surface determination sensor 1. At this time, by measuring the flight time of the reflected light from the road surface discrimination sensor 1 to the irradiation point on the road surface, the distance from the road surface discrimination sensor 1 to the irradiation point on the road surface can be calculated. The calculated measurement distance is
It becomes L. When the road surface is dry asphalt, the light received by the light receiving means is mostly occupied by diffuse reflection components,
The regular reflection component is rarely included.

【0022】図1(B)は、路面3が鏡面物体の場合を
示しているが、この場合には、路面3に照射した光は、
路面3で正反射し、路面判別センサ1と対向して設置さ
れている反射体2で回帰反射する。その反射光は路面3
にて再び正反射し、路面判別センサ1の受光手段に受光
される。路面3が鏡面の場合には、このように、光が路
面3で正反射して反射体2に向かい、そこで回帰反射し
て、更に路面3で正反射して受光手段に戻るから、光の
飛行時間は、図1(A)に示す飛行時間に比べて2倍と
なる。すなわち、計算された測定距離は、2Lとなる。
そして、路面が鏡面物体の場合、受光手段で受光する光
はほとんど正反射成分で占められ、拡散反射成分が含ま
れることはほとんどない。
FIG. 1B shows the case where the road surface 3 is a mirror surface object. In this case, the light irradiated on the road surface 3 is
The light is specularly reflected on the road surface 3 and is regressively reflected by the reflector 2 installed so as to face the road surface determination sensor 1. The reflected light is on the road surface 3
Is again specularly reflected and is received by the light receiving means of the road surface determination sensor 1. When the road surface 3 is a mirror surface, the light is specularly reflected on the road surface 3 toward the reflector 2 and is reflected back there, and then specularly reflected on the road surface 3 to return to the light receiving means. The flight time is twice as long as the flight time shown in FIG. That is, the calculated measurement distance is 2L.
When the road surface is a mirror surface object, most of the light received by the light receiving means is occupied by the specular reflection component, and the diffuse reflection component is rarely included.

【0023】図1(C)は、路面3が冠水路面の場合を
示している。冠水路面では、表面に水膜ができて、その
水膜が鏡のような働きをする。したがって、冠水路面に
照射された光は、水膜表面にて正反射する光と水膜を透
過しその下方の水膜下路面にて拡散反射する光に分離す
る。水膜表面にて正反射する光は、反射体2に正反射
し、再び水膜表面で正反射して受光手段に戻る。また、
水膜を透過して水膜下路面にて拡散反射する光は拡散反
射して受光手段で受光される。これにより、路面判別セ
ンサ1の受光手段に受光される光は、正反射成分と拡散
反射成分の合成されたものとなり、その飛行時間は、図
1(A)に示す飛行時間よりも長く、図1(B)に示す
飛行時間よりも短いものとなる。すなわち、測定距離
は、L<測定距離<2Lとなる。
FIG. 1C shows a case where the road surface 3 is a flooded road surface. On the surface of the submerged road, a water film is formed on the surface, and the water film acts like a mirror. Therefore, the light applied to the submerged road surface is separated into light that is specularly reflected on the surface of the water film and light that is transmitted through the water film and diffusely reflected on the underwater film road surface below the water film. The light specularly reflected on the surface of the water film is specularly reflected by the reflector 2 and then specularly reflected again on the surface of the water film to return to the light receiving means. Also,
The light transmitted through the water film and diffusely reflected on the undersurface of the water film is diffusely reflected and received by the light receiving means. As a result, the light received by the light receiving means of the road surface discrimination sensor 1 becomes a composite of the regular reflection component and the diffuse reflection component, and its flight time is longer than the flight time shown in FIG. The flight time is shorter than the flight time shown in 1 (B). That is, the measurement distance is L <measurement distance <2L.

【0024】本実施形態では、図1から理解できるよう
に、照射手段から照射した光の飛行時間、つまりその飛
行時間から計算される測定距離によって、路面状態を判
別する。
In this embodiment, as can be understood from FIG. 1, the road surface condition is determined by the flight time of the light emitted from the irradiation means, that is, the measured distance calculated from the flight time.

【0025】図2は、路面判別センサ1と反射体2の設
置状態を示す図である。路面判別センサ1は、照射手段
として、道路の幅方向に走査可能なレーザ光照射手段を
備え、角度θを走査範囲とする。この走査範囲は、道路
4上で、検出すべき路面3の範囲に相当する範囲として
設定される。Qは、上記θに対応するレーザ光照射範囲
である。このように、道路の幅方向に走査可能なレーザ
光照射手段を備えたことによって、道路の複数点での路
面状態を判別することができ、道路全体の路面状態を正
確に判別できるようになる。
FIG. 2 is a view showing the installation state of the road surface discrimination sensor 1 and the reflector 2. The road surface discrimination sensor 1 is provided with a laser light irradiation means capable of scanning in the width direction of the road as an irradiation means, and an angle θ is set as a scanning range. This scanning range is set on the road 4 as a range corresponding to the range of the road surface 3 to be detected. Q is a laser light irradiation range corresponding to the above θ. As described above, by providing the laser light irradiation means capable of scanning in the width direction of the road, it is possible to determine the road surface condition at a plurality of points on the road, and it is possible to accurately determine the road surface condition of the entire road. .

【0026】なお、本実施形態では、路面判別センサ1
に加えて、路面3の温度を検出する路面温度センサ5が
設置されている。この路面温度センサ5は、路面判別セ
ンサ1による判別結果と組み合わせて路面状態を判別す
るために用いられ、たとえば、赤外線放射温度計等が使
用される。
In the present embodiment, the road surface discrimination sensor 1
In addition, a road surface temperature sensor 5 that detects the temperature of the road surface 3 is installed. The road surface temperature sensor 5 is used to determine the road surface state in combination with the determination result by the road surface determination sensor 1, and, for example, an infrared radiation thermometer or the like is used.

【0027】図3は、路面判別センサ1の構成図であ
る。LD(レーザダイオード)駆動回路11は、LD1
0を駆動し、これによって照射されるレーザ光は投光レ
ンズ12を介してポリゴンミラー13の反射面で反射し
て照射光として路面3に照射される。路面3からの反射
光は、ポリゴンミラー13の反射面で反射し、受光レン
ズ14を介してAPD(アバランシ フォトダイオー
ド)15により受光され、受光回路16に電気信号とし
て入力される。
FIG. 3 is a block diagram of the road surface discrimination sensor 1. The LD (laser diode) drive circuit 11 is LD1
Laser light emitted by driving 0 is reflected by the reflecting surface of the polygon mirror 13 via the light projecting lens 12 and is applied to the road surface 3 as irradiation light. The reflected light from the road surface 3 is reflected by the reflecting surface of the polygon mirror 13, is received by the APD (avalanche photodiode) 15 via the light receiving lens 14, and is input to the light receiving circuit 16 as an electric signal.

【0028】LD駆動回路11および受光回路16は、
制御部17に接続されている。この制御部17には、さ
らにモータ駆動回路18と、走査スタート検知回路19
とが接続されている。モータ駆動回路18は、ポリゴン
ミラー13を回転駆動するモータ20に接続され、この
モータ20を駆動することによって、ポリゴンミラー1
3を所定の回転数で駆動する。走査スタート検知回路1
9は、ポリゴンミラー13の基準位置を検出して、レー
ザ光の走査タイミングを制御するための信号を制御回路
17に出力する。
The LD drive circuit 11 and the light receiving circuit 16 are
It is connected to the control unit 17. The control unit 17 further includes a motor drive circuit 18 and a scan start detection circuit 19
And are connected. The motor drive circuit 18 is connected to a motor 20 that rotationally drives the polygon mirror 13, and by driving this motor 20, the polygon mirror 1 is driven.
3 is driven at a predetermined rotation speed. Scan start detection circuit 1
Reference numeral 9 detects the reference position of the polygon mirror 13 and outputs a signal for controlling the scanning timing of the laser light to the control circuit 17.

【0029】制御回路17は、レーザ光を照射してから
受光するまでの飛行時間を計測する時間計測回路17a
と、各モジュールを制御するためのモジュール制御回路
17bと、計測した飛行時間から距離(路面判別センサ
1からレーザ光が照射される路面までの距離)を算出す
る距離算出回路17cと、路面状態を判別する路面状態
判別回路17dとを備えている。
The control circuit 17 is a time measuring circuit 17a for measuring the flight time from the irradiation of laser light to the reception of laser light.
A module control circuit 17b for controlling each module, a distance calculation circuit 17c for calculating a distance (a distance from the road surface discrimination sensor 1 to a road surface irradiated with laser light) from the measured flight time, and a road surface state It is provided with a road surface state discrimination circuit 17d for discriminating.

【0030】上記路面判別センサ1の動作をさらに詳細
に述べれば次の通りである。
The operation of the road surface discrimination sensor 1 will be described in more detail below.

【0031】走査スタート検知回路19が、ポリゴンミ
ラー13の所定の位置を検出すると、制御回路17に対
して走査スタート信号を出力する。制御回路17は、こ
の走査スタート信号を受けると、LD駆動回路11によ
ってLD10を駆動し、レーザ光をポリゴンミラー13
で反射させて路面3に照射する。路面3からの反射光
は、ポリゴンミラー13で反射して、APD15により
受光され、受光回路16で電気信号に変換する。この受
光回路16は、具体的にはストップ信号と受光量信号と
を生成する。ストップ信号とは、制御回路17内の時間
計測回路17aがLD駆動回路11からスタート信号を
受けて時間計測を開始し、その時間計測を停止させるた
めの信号である。なお、受光回路16は、APD15か
ら入力される受光パルスを微分することによって正弦波
に類似する信号を形成し、或いは、基本波成分を通過さ
せるBPF等のフィルタを通過させることにより正弦波
信号を形成し、この信号のゼロクロスタイミングでスト
ップ信号を形成している。このストップ信号のタイミン
グは、受光パルスのピーク位置のタイミングに一致す
る。
When the scan start detection circuit 19 detects a predetermined position of the polygon mirror 13, it outputs a scan start signal to the control circuit 17. When the control circuit 17 receives this scanning start signal, the LD drive circuit 11 drives the LD 10 to emit the laser beam to the polygon mirror 13.
And irradiate the road surface 3. The reflected light from the road surface 3 is reflected by the polygon mirror 13, received by the APD 15, and converted into an electric signal by the light receiving circuit 16. The light receiving circuit 16 specifically generates a stop signal and a received light amount signal. The stop signal is a signal for causing the time measurement circuit 17a in the control circuit 17 to receive a start signal from the LD drive circuit 11 to start time measurement and stop the time measurement. The light receiving circuit 16 forms a signal similar to a sine wave by differentiating the light receiving pulse input from the APD 15, or passes the sine wave signal by passing through a filter such as a BPF that passes a fundamental wave component. The stop signal is formed at the zero cross timing of this signal. The timing of this stop signal coincides with the timing of the peak position of the received light pulse.

【0032】時間計測回路17aが、上記スタート信号
からストップ信号までの時間を計測すると、距離算出回
路17cが、この時間に基づいて距離を算出する。上記
時間は、レーザ光の往復時間であるために、この往復時
間から求められる距離の2分の1で実際の距離Lを算出
する。そして、算出した距離と、受光回路16で受光さ
れた受光量と、路面温度センサ5の路面温度情報とに基
づいて、路面状態判別回路17dで路面状態を判別し、
その結果を出力する。
When the time measuring circuit 17a measures the time from the start signal to the stop signal, the distance calculating circuit 17c calculates the distance based on this time. Since the above time is the round-trip time of the laser light, the actual distance L is calculated by ½ of the distance obtained from this round-trip time. Then, based on the calculated distance, the amount of light received by the light receiving circuit 16, and the road surface temperature information of the road surface temperature sensor 5, the road surface state determination circuit 17d determines the road surface state,
The result is output.

【0033】図4は、受光回路16の動作の概要を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing an outline of the operation of the light receiving circuit 16.

【0034】APD15から入力する受光パルスSは、
内部の微分回路によって微分される。通常、受光パルス
Sは、図示するような形状であるために、これを微分す
ると、正弦波に類似した波形となり、ゼロクロス点が生
じる。このゼロクロス点は、受光パルスSのピーク位置
に相当するために、このゼロクロス点でストップ信号を
形成する。また、受光量は、受光パルスSを積分するこ
とによって得る。したがって、受光回路16は、基本的
には、受光パルスの積分回路と、微分回路と、微分信号
によってストップ信号を形成するストップ信号形成回路
とで構成される。
The received light pulse S input from the APD 15 is
Differentiated by an internal differentiation circuit. Normally, the received light pulse S has a shape as shown in the figure, and therefore, when differentiated, it has a waveform similar to a sine wave, and a zero cross point occurs. Since this zero cross point corresponds to the peak position of the light receiving pulse S, a stop signal is formed at this zero cross point. Further, the amount of received light is obtained by integrating the received light pulse S. Therefore, the light receiving circuit 16 is basically composed of an integrated circuit of the received light pulse, a differentiating circuit, and a stop signal forming circuit that forms a stop signal by the differentiating signal.

【0035】この受光パルスSは、図1(C)に示す場
合、水膜表面からの反射光に対応するものと、その下方
の水膜下路面からの反射光に対応するものとなる。水膜
表面からの反射光は、反射体2からの反射光が水膜表面
で正反射した成分であり、その下方の水膜下路面からの
反射光が、路面で拡散反射した成分である。したがっ
て、それらの受光パルスを微分した拡散反射成分aと正
反射成分bは、図4(B)に示すようになる。受光パル
ス微分後の各反射成分aおよびbは時間的に接近してい
るために、それらは合成されて図4(C)に示すように
なる。この合成信号のゼロクロス点が、ストップ信号発
生タイミングとなる。図4(B)および(C)から明ら
かなように、合成信号cのストップ信号の発生タイミン
グは、拡散反射成分aのゼロクロス点と、正反射成分b
のゼロクロス点の間に位置する。したがって、時間計測
回路による測定時間は、図1(A)のような路面だけの
時の飛行時間よりも長く、図1(B)のような鏡面の時
の飛行時間よりも短くなる。すなわち、距離算出回路で
算出される測定距離は、L<測定距離<2Lとなる。
In the case of FIG. 1 (C), the received light pulse S corresponds to the reflected light from the surface of the water film and the reflected light from the lower surface of the water film below it. The reflected light from the surface of the water film is a component of the reflected light from the reflector 2 that is specularly reflected on the surface of the water film, and the light reflected from the road surface below the water film is diffused and reflected on the road surface. Therefore, the diffuse reflection component a and the regular reflection component b obtained by differentiating the received light pulses are as shown in FIG. Since the reflection components a and b after the received light pulse differentiation are close to each other in time, they are combined to be as shown in FIG. 4 (C). The zero-cross point of this combined signal is the stop signal generation timing. As is clear from FIGS. 4B and 4C, the generation timing of the stop signal of the combined signal c is the zero cross point of the diffuse reflection component a and the regular reflection component b.
It is located between the zero-cross points of. Therefore, the measurement time by the time measuring circuit is longer than the flight time when only the road surface as shown in FIG. 1 (A) and shorter than the flight time when the mirror surface as shown in FIG. 1 (B). That is, the measurement distance calculated by the distance calculation circuit is L <measurement distance <2L.

【0036】図5は、上記路面状態判別回路17dにお
ける、距離と受光量の記憶状態を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a storage state of the distance and the amount of received light in the road surface state determination circuit 17d.

【0037】上記路面状態判別回路17dが、距離情報
と受光量情報とを記憶するメモリM1を備えており、レ
ーザ光による1走査ごとに得られる各測定点の距離情報
と受光量情報とを記憶する。距離情報は、上記距離算出
回路17cで算出された測距データであり、受光量情報
は、受光回路16から入力される受光量データである。
1走査ごとの測定点1〜nに対し、測距データおよび受
光量データは、それぞれL1〜LnとP1〜Pnとして
記憶される。路面状態判別回路17dでは、このメモリ
M1に記憶される測距データを、XY座標に座標変換し
て、メモリM2に、その変換結果を記憶する。XY座標
は、路面の高さをY=0、路面判別センサ1のセンサ投
光出射面をX=0とした時の座標であり、メモリM1に
記憶される測距データL1〜Lnを、XデータX1〜X
nおよびYデータY1〜Ynに座標変換してメモリM2
に記憶する。なお、測距データのY成分については、路
面の高さをY=0とするため、あらかじめ、路面判別セ
ンサ1の取り付け位置によって決まるセンサ投光出射面
から路面までの高さY0を基準距離として求めておき、
この基準距離Y0を座標変換に用いる。すなわち、座標
変換後のYデータY1〜Ynは、上記距離算出回路で算
出された距離のY成分からY0を引いた値となる。
The road surface condition determining circuit 17d includes a memory M1 for storing distance information and received light amount information, and stores distance information and received light amount information at each measurement point obtained for each scanning with a laser beam. To do. The distance information is distance measurement data calculated by the distance calculation circuit 17c, and the received light amount information is received light amount data input from the light receiving circuit 16.
The distance measurement data and the received light amount data are stored as L1 to Ln and P1 to Pn for the measurement points 1 to n for each scan, respectively. In the road surface state determination circuit 17d, the distance measurement data stored in the memory M1 is coordinate-converted into XY coordinates, and the conversion result is stored in the memory M2. The XY coordinates are coordinates when the height of the road surface is Y = 0 and the sensor light emitting surface of the road surface determination sensor 1 is X = 0, and the distance measurement data L1 to Ln stored in the memory M1 are represented by X. Data X1 to X
n and Y data Y1 to Yn are coordinate-converted to the memory M2
Remember. As for the Y component of the distance measurement data, since the height of the road surface is set to Y = 0, the height Y0 from the sensor projection emission surface determined by the mounting position of the road surface discrimination sensor 1 to the road surface is used as a reference distance in advance. Ask,
This reference distance Y0 is used for coordinate conversion. That is, the Y data Y1 to Yn after the coordinate conversion has a value obtained by subtracting Y0 from the Y component of the distance calculated by the distance calculation circuit.

【0038】以上の構成で、路面の状態が、図1(A)
に示すような乾燥アスファルト等の拡散反射物体の時に
は、レーザ光の1走査における測定点1〜nにおけるX
Yデータは、図5のD1に示すようになる。
With the above structure, the condition of the road surface is as shown in FIG.
In the case of a diffuse reflection object such as dry asphalt as shown in, X at measurement points 1 to n in one scan of laser light
The Y data is as shown by D1 in FIG.

【0039】以上のデータ加工は、制御回路17の路面
状態判別回路17dにおいて行われる。
The above-described data processing is performed in the road surface state determination circuit 17d of the control circuit 17.

【0040】図6は、上記路面状態判別回路17dで行
われるデータ加工動作を示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flow chart showing the data processing operation performed by the road surface state determination circuit 17d.

【0041】ステップST1においては、メモリM1に
記憶される測距データをXYデータに座標変換する。次
に、1走査分のYデータのバラツキを計算し(ST
2)、さらに1走査分の受光量データを受光量の大きい
順にソートする(ST3)。次に、受光量の最も大きい
データから順にN個を除去し(ST4)、また受光量の
最も小さいデータから順にN個を除去する(ST5)。
このステップST4およびST5は、路面状態を判別す
る上で適当でないと思われる受光量の大きなデータと受
光量の小さなデータを除去するためのもので、除去する
数のNについてはあらかじめ適当な値に設定される。次
に、残りの受光量データから、レーザ光の1走査におけ
る受光量平均値を計算する(ST6)。
In step ST1, the distance measurement data stored in the memory M1 is coordinate-converted into XY data. Next, the variation of Y data for one scan is calculated (ST
2) Further, the received light amount data for one scan is sorted in descending order of received light amount (ST3). Next, N pieces are sequentially removed from the data with the largest received light amount (ST4), and N pieces are removed from the data with the smallest received light amount (ST5).
These steps ST4 and ST5 are for removing data with a large amount of received light and data with a small amount of received light, which are considered to be unsuitable for determining the road surface condition, and the number N to be removed is set to an appropriate value in advance. Is set. Next, the average value of the amount of received light in one scan of the laser light is calculated from the remaining amount of received light data (ST6).

【0042】図7〜図10は、メモリM2に記憶される
XYデータと路面状態の関係を示している。
7 to 10 show the relationship between the XY data stored in the memory M2 and the road surface condition.

【0043】図7は、路面上に積雪や車両がないときの
XYデータである。路面上に積雪や車両がない時には、
XYデータの高さデータYはゼロ以下であって、路面よ
り高くなることはない。この場合、しきい値a(mm)
が使用され、このしきい値aは、測距によるバラツキを
考慮して設定される。
FIG. 7 shows XY data when there is no snowfall or a vehicle on the road surface. When there is no snow or vehicles on the road,
The height data Y of the XY data is less than or equal to zero and never becomes higher than the road surface. In this case, the threshold value a (mm)
Is used, and this threshold value a is set in consideration of variations due to distance measurement.

【0044】図8は、路面が冠水の時の光の反射状態と
XYデータを示している。
FIG. 8 shows the light reflection state and XY data when the road surface is flooded.

【0045】路面が冠水の時には、図1(C)に示すよ
うに、路面に向けて照射した光の一部は水膜表面にて正
反射し、反射体2に到達し、再び水膜表面で正反射して
路面判別センサ1に戻る。また、光の他の一部は水膜表
面を通過して水膜下路面で拡散反射して路面判別センサ
1に戻る。これらの正反射成分と拡散反射成分に相当す
る信号は、図4(C)に示すように合成される結果、測
定されるYデータは、反射体2までの光路長と拡散反射
する水膜下路面までの光路長の間の値となる。また、こ
の値は、図4(B)において拡散反射成分aと正反射成
分bとの時間差が長いほど大きくなるから、測定点がセ
ンサ1に近いほど基準距離Y0に対しYデータが大きく
なる。測距したYデータが基準距離Y0より大きい場合
に、その差をマイナスで表す結果、路面が冠水の場合に
は、XYデータは、結局、図8のD3に示すようにな
る。なお、b(mm)は、測距によるバラツキを考慮し
て設定するしきい値である。
When the road surface is flooded, as shown in FIG. 1 (C), a part of the light radiated toward the road surface is specularly reflected on the water film surface, reaches the reflector 2, and again reaches the water film surface. Then, the light is specularly reflected by and returns to the road surface discrimination sensor 1. Further, another part of the light passes through the surface of the water film, diffusely reflects on the road surface under the water film, and returns to the road surface determination sensor 1. The signals corresponding to the specular reflection component and the diffuse reflection component are combined as shown in FIG. 4C, and as a result, the measured Y data is the optical path length up to the reflector 2 and the water film under the diffuse reflection. It is a value between the optical path lengths to the road surface. Further, this value becomes larger as the time difference between the diffuse reflection component a and the regular reflection component b becomes longer in FIG. 4B, so that the closer the measurement point is to the sensor 1, the larger the Y data with respect to the reference distance Y0. When the measured Y data is larger than the reference distance Y0, the difference is represented by a negative value. As a result, when the road surface is submerged, the XY data is as shown by D3 in FIG. It should be noted that b (mm) is a threshold value set in consideration of variations due to distance measurement.

【0046】図9は、道路4上に車両10がある場合の
状態とXYデータを示している。道路4上に車両10が
存在する時には、特定のm点以降のレーザ光走査に対す
るYデータが基準距離Y0に対して小さくなる。D4
は、この時のXYデータを示している。なお、しきい値
a(mm)よりも大きなしきい値c(mm)を設定す
る。このしきい値cは、車両10と積雪とを区別するた
めのものであって、しきい値cは、道路4の最大積雪量
よりも大きな値(おおよそ、100mmから300m
m)に設定する。
FIG. 9 shows the state and the XY data when the vehicle 10 is on the road 4. When the vehicle 10 is present on the road 4, the Y data for the laser light scanning after the specific m point becomes smaller than the reference distance Y0. D4
Indicates the XY data at this time. A threshold value c (mm) larger than the threshold value a (mm) is set. This threshold value c is for distinguishing the vehicle 10 from the snowfall, and the threshold value c is a value larger than the maximum snowfall amount on the road 4 (about 100 mm to 300 m).
m).

【0047】図10は、道路4上に積雪があった時の状
態とXYデータを示している。道路4上に積雪11があ
る時には、Yデータは測定点によってY方向に変動した
値となる。したがって、XYデータは、図10のD5に
示すようになる。
FIG. 10 shows the state and XY data when there is snow on the road 4. When there is snow 11 on the road 4, the Y data has a value that varies in the Y direction depending on the measurement point. Therefore, the XY data becomes as shown by D5 in FIG.

【0048】図11は、上記路面状態判別回路17dに
おける路面状態判別動作の一部を示し、図6のデータの
加工動作から続けて実行される。
FIG. 11 shows a part of the road surface state determining operation in the road surface state determining circuit 17d, which is executed continuously from the data processing operation of FIG.

【0049】まず、レーザ光の1走査分のYデータの中
で、しきい値として設定される高さa(mm)以上のデ
ータがk個以上存在するかどうかの判定を行う。kは、
それ以下のデータをノイズとして見なすためのしきい値
として用いられる。ST10において、高さa(mm)
以上のデータがk個以上存在しない時には、ST11に
進む。このST11では、1走査分のYデータの中で、
高さが−b(mm)以下のデータがk個以上存在するか
どうかの判定を行う。このST11では、図8で説明し
た判定を行っている。すなわち、Yデータの中に、−b
(mm)以下のデータがk個以上存在する時には、冠水
状態にあるものと判定する。なお、実際には、冠水では
なくアイスバーンの状態でもYデータは−b(mm)以
下となる。本実施形態では、これ以降に続く手順によっ
て、このアイスバーンと冠水の状態を判別できるように
している。ST11において、−b(mm)以下のYデ
ータがk個以上ない時には、冠水状態でないものとし
て、さらにそれ以外の路面状態の判別ステップに進む。
First, it is judged whether or not there are k or more pieces of data having a height a (mm) or more set as a threshold value in the Y data for one scanning of the laser light. k is
It is used as a threshold for considering the data below that as noise. In ST10, height a (mm)
When the above data does not exist k or more, the process proceeds to ST11. In this ST11, in the Y data for one scan,
It is determined whether or not there are k or more pieces of data having a height of −b (mm) or less. In this ST11, the determination explained in FIG. 8 is performed. That is, in the Y data, -b
When there are k or more data of (mm) or less, it is determined to be in a flooded state. Actually, the Y data is -b (mm) or less even in the state of ice burn instead of flooding. In the present embodiment, the state following this ice burn and flooding can be discriminated by the procedure that follows. In ST11, when there are no more than k pieces of Y data of -b (mm) or less, it is determined that the state is not flooded, and the process proceeds to the step of determining other road surface states.

【0050】上記ST10において、Yデータの中で、
a(mm)以上のデータがk個以上存在する時には、S
T12に進む。ST12では、ある一定のXの範囲に高
さc(mm)以上のデータがk個以上存在するかどうか
の判定を行う。存在すれば、ST13において、車両あ
りと判定する。存在しなければ、積雪11の可能性を、
これ以降のステップで判別する。
In ST10, among Y data,
When there are k or more data of a (mm) or more, S
Proceed to T12. In ST12, it is determined whether or not there are k or more pieces of data having a height c (mm) or more in a certain X range. If it exists, it is determined in ST13 that there is a vehicle. If it does not exist, the possibility of snow 11
It will be determined in the subsequent steps.

【0051】図12は、上記図11の判別動作に続く動
作を示している。図12では、道路状態の判別に、さら
に受光量データおよび路面温度を使用している。路面温
度は、図2の路面温度センサ5によって得られる情報で
ある。
FIG. 12 shows the operation following the discrimination operation of FIG. In FIG. 12, the received light amount data and the road surface temperature are further used to determine the road condition. The road surface temperature is information obtained by the road surface temperature sensor 5 in FIG.

【0052】ST20は、図11のST12から続くス
テップである。このST20では、図6のST6で計算
した受光量の平均値が所定の値dを超えているかどうか
の判定を行う。受光量の平均値がdを超えていれば、S
T21に進み、路面温度がe未満であるかどうかの判定
を行う。路面温度がe未満であれば、ST22におい
て、積雪状態であると判定する。受光量の平均値がd未
満でないか、または路面温度がe未満でない時には、そ
れぞれ、ST24、ST23で状態不明と判定する。な
お、積雪状態の時には、全体が白っぽくなるために受光
量の平均値は大きくなり、また、路面温度も低くなる。
そこでこの場合に、ST22に進んで積雪状態と判定す
る。
ST20 is a step following ST12 of FIG. In this ST20, it is determined whether or not the average value of the amount of received light calculated in ST6 of FIG. 6 exceeds a predetermined value d. If the average value of the amount of received light exceeds d, S
In T21, it is determined whether the road surface temperature is lower than e. If the road surface temperature is lower than e, in ST22, it is determined that the vehicle is in a snowy state. When the average value of the amount of received light is not less than d or the road surface temperature is not less than e, the state is determined to be unknown in ST24 and ST23, respectively. In the snowy state, the average value of the amount of received light becomes large because the whole becomes whitish, and the road surface temperature also becomes low.
Therefore, in this case, the process proceeds to ST22, and it is determined that the snow cover state.

【0053】ST25は、路面温度が所定値e未満であ
るかどうかの判定を行い、図11のST11から続くス
テップである。路面温度がe未満の時には、ST26に
進んでアイスバーン状態と判定し、路面温度がe未満で
ない時には、ST27に進んで冠水状態と判定する。冠
水状態とアイスバーン状態とでは、上記Yデータはほぼ
同じ値を示すために、このように路面温度の情報を使用
することによって、両者を判別する。
In ST25, it is determined whether or not the road surface temperature is lower than the predetermined value e, which is a step following ST11 in FIG. When the road surface temperature is lower than e, the routine proceeds to ST26, where it is determined that the vehicle is in the ice burn state, and when the road surface temperature is not lower than e, the routine proceeds to ST27 where it is determined that the vehicle is in the flooded state. In the flooded state and the ice burned state, the Y data show almost the same value, and thus, by using the information of the road surface temperature, the two are discriminated.

【0054】ST28は、図11のST11に続いて実
行されるステップで、受光量の平均値が所定値fを超え
ているかどうかの判定を行う。受光量の平均値が所定値
fを超えている時には、ST29に進んで路面温度が所
定値e未満であるかどうか判定を行う。路面温度がe未
満である時には、ST30で、圧雪状態と判定し、そう
でない時にはST31で状態不明と判定する。また、S
T28で受光量の平均値が所定値fを超えていなけれ
ば、ST32において、受光量の平均値が所定値g未満
であるかどうかの判定を行い、さらに、ST33で、1
走査分のYデータのバラツキが所定値h以下かどうかの
判定を行う、さらにST34において、路面温度が所定
値e未満であるかどうかの判定を行う。
In ST28, which is a step executed after ST11 in FIG. 11, it is determined whether or not the average value of the amount of received light exceeds the predetermined value f. When the average value of the amount of received light exceeds the predetermined value f, the process proceeds to ST29, and it is determined whether the road surface temperature is less than the predetermined value e. When the road surface temperature is lower than e, it is determined in ST30 that the snow is in a compressed snow state, and otherwise, in ST31, the condition is unknown. Also, S
If the average value of the received light amount does not exceed the predetermined value f at T28, it is determined in ST32 whether the average value of the received light amount is less than the predetermined value g, and further in ST33, 1
It is determined whether the variation in Y data for scanning is less than or equal to a predetermined value h, and further in ST34, it is determined whether the road surface temperature is less than a predetermined value e.

【0055】図のST28〜ST34の各条件判断にお
いて、それぞれST35〜ST38の判定を行う。すな
わち、ST32において、受光量が所定値g未満である
と判定した時には、ST35において湿潤程度と判定
し、ST33において、1走査分のYデータのバラツキ
がh以下であると判定した時には、ST36で乾燥状態
と判定し、ST34で路面温度が所定値e未満であると
判定した時には、ST37でジャム雪状態と判定する。
それ以外の時には、ST38で状態不明と判定する。
In each of the condition judgments of ST28 to ST34 in the figure, the judgments of ST35 to ST38 are performed. That is, when it is determined in ST32 that the amount of received light is less than the predetermined value g, it is determined in ST35 that it is wet, and in ST33, when the variation of Y data for one scan is less than or equal to h, in ST36. When it is determined that the road surface temperature is less than the predetermined value e in ST34, it is determined in ST37 that it is a jam snow condition.
At other times, the state is determined to be unknown in ST38.

【0056】なお、ジャム雪の時には路面上にシャーベ
ット上の雪が残っているために、Yデータがばらつくと
考えられ、反対に、乾燥路面の時にはYデータのバラツ
キがほぼないと考えられる。そこで、ST33でのしき
い値hは、乾燥状態の路面とジャム雪とが区別できる値
に設定される。また、受光量は、圧雪状態>ジャム雪状
態(または乾燥状態)>湿潤状態と考えられる。また、
圧雪状態やジャム雪状態の時には、路面温度は一定温度
以下と考えられる。受光量の平均値と、しきい値d、
f、gの関係は、実験によると、以下の関係が望まし
い。
It should be noted that when jammed snow is present, snow on the sorbet remains on the road surface, so that the Y data may vary. On the contrary, when the road surface is dry, the Y data may not vary. Therefore, the threshold value h in ST33 is set to a value that can distinguish the dry road surface from the jammed snow. In addition, the amount of received light is considered to be: snow pressure state> jam snow state (or dry state)> wet state. Also,
It is considered that the road surface temperature is below a certain temperature when the snow is snowy or jammed. Average value of received light and threshold d
According to experiments, the relationship between f and g is preferably the following relationship.

【0057】d>f>>gまた、路面温度と対比する所
定値eは、ゼロ程度に設定するのがよい。
D> f >> g Further, the predetermined value e to be compared with the road surface temperature is preferably set to about zero.

【0058】以上の図11および図12の路面状態判別
動作において、路面が乾燥状態か冠水状態しかない時に
は、ST11の判定のみによって路面状態を判別するこ
とができる。また、路面が、乾燥状態、冠水状態、積雪
状態、車両ありの状態のいずれであるかを判別するだけ
なら、図11のST10〜ST12のステップからなる
判別動作だけでよい。
In the road surface condition determining operation shown in FIGS. 11 and 12, the road surface condition can be determined only by the determination in ST11 when the road surface is only in a dry state or in a flooded state. Further, to determine whether the road surface is in a dry state, a flooded state, a snowy state, or a state with a vehicle, it is sufficient to perform the determination operation including steps ST10 to ST12 in FIG.

【0059】上記のように、路面で正反射成分を考慮し
た上記Yデータを使用することによって、路面状態を判
別することができるとともに、これに加えて、受光量や
路面温度の各情報を使用することによって、さらに詳細
な路面状態を判別することが可能になる。
As described above, by using the Y data in which the regular reflection component is taken into consideration on the road surface, the road surface state can be discriminated, and in addition to this, each information of the amount of received light and the road surface temperature is used. By doing so, it becomes possible to determine a more detailed road surface condition.

【0060】なお、図13は、路面状態と距離、受光
量、距離分布、路面温度の各パラメータとの関係を示し
ている。図11および図12では、図13に示す関係に
おいて、ハッチングで示す領域の関係を用いるアルゴリ
ズムを使用している。ハッチングで示す領域以外の関係
をも、必要に応じてアリゴリズムとして使用することが
可能である。
FIG. 13 shows the relationship between the road surface condition and parameters such as distance, amount of received light, distance distribution, and road surface temperature. In FIGS. 11 and 12, an algorithm using the relationship of the hatched areas in the relationship shown in FIG. 13 is used. Relationships other than the hatched area can also be used as an algorithm if necessary.

【0061】次に、この発明の第2の実施形態を説明す
る。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【0062】この発明の第2の実施形態では、図3の制
御回路17が、車種パターンデータベースを備えてい
る。図9に示すように、道路4上に車両10が存在する
場合は、その車両10の外形形状によって、測定点mか
らnまでのYデータのパターンが異なってくる。図14
(A)、(B)は、それぞれ異なった車種のYデータパ
ターンを示している。したがって、あらかじめ、車種パ
ターンデータベースに各車種に対応するYデータパター
ンを記憶しておくことにより、この車種パターンデータ
ベースを参照することによって、道路4上を通過する車
両10の車種を判別することができる。
In the second embodiment of the present invention, the control circuit 17 of FIG. 3 has a vehicle type pattern database. As shown in FIG. 9, when the vehicle 10 exists on the road 4, the Y data pattern from the measurement points m to n varies depending on the outer shape of the vehicle 10. 14
(A) and (B) show Y data patterns of different vehicle types. Therefore, by storing the Y data pattern corresponding to each vehicle type in the vehicle type pattern database in advance, the vehicle type of the vehicle 10 passing on the road 4 can be determined by referring to this vehicle type pattern database. .

【0063】具体的には、図11のST13において車
両ありと判定された場合、図15に進み、ST40にお
いて、車種パターンデータベースを参照して、得られた
Yデータパターンに一致するパターンを抽出してその車
種を判別して表示器や回線で接続されるホスト装置等に
出力する。車種には、一般車両の他、オートバイ、自転
車、トラック、バス等が含まれ、さらに人間を含ませる
ことも可能である。この発明のさらに他の実施形態につ
いて説明する。
Specifically, if it is determined in ST13 of FIG. 11 that there is a vehicle, the process proceeds to FIG. 15 and, in ST40, the vehicle type pattern database is referenced and a pattern that matches the obtained Y data pattern is extracted. It discriminates the vehicle type and outputs it to a display device or a host device connected by a line. The types of vehicles include motorcycles, bicycles, trucks, buses, etc. in addition to general vehicles, and may also include humans. Still another embodiment of the present invention will be described.

【0064】この実施形態では、ポリゴンミラー13の
形状を工夫することにより、路面判別センサ1から照射
されるレーザ光を道路の幅方向だけではなく、道路上の
車両進行方向に沿って走査できるようにする。図16
(A)は、道路4上の車両進行方向を見た場合のレーザ
光の走査状態を示し、図16(B)は、道路4の上方か
ら見た場合のレーザ光の走査状態を示している。レーザ
光は、道路の幅方向に走査角θを変えることによって走
査し、さらに、道路の車両進行方向に走査角φを変える
ことによって走査する。
In this embodiment, by devising the shape of the polygon mirror 13, the laser light emitted from the road surface discrimination sensor 1 can be scanned not only in the width direction of the road but also in the traveling direction of the vehicle on the road. To FIG.
FIG. 16A shows a scanning state of the laser light when the vehicle traveling direction on the road 4 is viewed, and FIG. 16B shows a scanning state of the laser light when viewed from above the road 4. . The laser light scans by changing the scanning angle θ in the width direction of the road, and further scans by changing the scanning angle φ in the vehicle traveling direction of the road.

【0065】図17は、上記のθ方向とφ方向に走査を
行うためのポリゴンミラーの形状を示している。ポリゴ
ンミラー13´は、図17に示すように、上面および下
面は正六角形の形状にあり、側面は、下面の正六角形の
稜線d1から角度m1で内側に傾けられた第1のミラー
面13a(ミラー面A)と、上面の六角形の稜線d2か
ら角度m2で内側に傾いて配置された第2のミラー面1
3b(ミラー面B)を交互に配置したものとなってい
る。このポリゴンミラー13´を回転することにより、
ミラー面13aでは、LD10からのレーザ光(入射ビ
ーム)は、角度θ方向に走査され、次の段階では、ミラ
ー面13b(ミラー面B)おいて角度φ方向にずれた位
置で、角度θによる走査が行われる。以下順次、ミラー
面が変わるごとに、φ方向に走査位置を変えながらθ方
向への走査が行われる。図17では、ミラー面Aとミラ
ー面Bの2種類の面を用いるためφ方向には2つの角度
で交互に走査することになるが、さらに傾斜角度mの異
なるミラー面を設けることでφ方向の走査数を増やすこ
とができる。
FIG. 17 shows the shape of a polygon mirror for performing scanning in the above θ and φ directions. As shown in FIG. 17, the polygon mirror 13 'has an upper surface and a lower surface in a regular hexagonal shape, and its side surface has a first mirror surface 13a (inclined inward at an angle m1 from a regular hexagonal ridge line d1 of the lower surface ( The mirror surface A) and the second mirror surface 1 arranged to be inclined inward at an angle m2 from the hexagonal ridge line d2 of the upper surface.
3b (mirror surface B) are alternately arranged. By rotating this polygon mirror 13 ',
On the mirror surface 13a, the laser light (incident beam) from the LD 10 is scanned in the angle θ direction, and in the next stage, at the position shifted in the angle φ direction on the mirror surface 13b (mirror surface B), the angle θ changes. Scanning is performed. Thereafter, each time the mirror surface changes, scanning in the θ direction is performed while changing the scanning position in the φ direction. In FIG. 17, since two types of surfaces, the mirror surface A and the mirror surface B, are used, scanning is performed alternately at two angles in the φ direction. However, by providing mirror surfaces with different tilt angles m, the φ direction The number of scans can be increased.

【0066】[0066]

【発明の効果】この発明によれば、1つの受光手段で正
反射成分と拡散反射成分の両方を受光することができる
ようにして、それらの飛行時間から路面状態を判別する
ようにしているため、装置を小型化することができる。
また、受光手段が一つであるため、複数の受光手段を用
いる場合の各受光手段の特性誤差を考慮する必要がな
く、測定精度を高く保つことができる。また、1つの受
光手段で、道路全体の路面状態を判別することができ
る。
According to the present invention, one light receiving means can receive both the specular reflection component and the diffuse reflection component, and the road surface condition can be discriminated from their flight times. The device can be downsized.
Further, since there is only one light receiving means, it is not necessary to consider the characteristic error of each light receiving means when using a plurality of light receiving means, and the measurement accuracy can be kept high. Moreover, the road surface condition of the entire road can be determined by one light receiving means.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の実施形態である路面判別装置の動作
原理を説明する図
FIG. 1 is a diagram for explaining the operation principle of a road surface discrimination device that is an embodiment of the present invention.

【図2】上記路面判別装置の設置状態を示す図FIG. 2 is a diagram showing an installed state of the road surface discrimination device.

【図3】路面判別センサの構成図FIG. 3 is a configuration diagram of a road surface determination sensor

【図4】受光回路の受光パルス処理動作を示す図FIG. 4 is a diagram showing a light receiving pulse processing operation of a light receiving circuit.

【図5】距離情報と受光量データの記憶状態を示す図FIG. 5 is a diagram showing a storage state of distance information and received light amount data.

【図6】データの加工動作を示すフローチャートFIG. 6 is a flowchart showing a data processing operation.

【図7】路面が乾燥状態のXYデータを示す図FIG. 7 is a diagram showing XY data on a dry road surface.

【図8】路面が冠水状態の時のレーザ光の受光データと
XYデータとの関係を示す図
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between laser beam reception data and XY data when a road surface is flooded.

【図9】路面に車両がある場合のレーザ光の受光状態と
XYデータをしめす図
FIG. 9 is a diagram showing a laser light receiving state and XY data when a vehicle is on the road surface.

【図10】路面に積雪がある場合のレーザ光の受光状態
とXYデータを示す図
FIG. 10 is a diagram showing a laser light receiving state and XY data when there is snow on the road surface.

【図11】道路判別動作の一部を示すフローチャートFIG. 11 is a flowchart showing a part of road discrimination operation.

【図12】道路判別動作の他の部分を示すフローチャー
FIG. 12 is a flowchart showing another part of the road discriminating operation.

【図13】道路判別に用いる情報と道路状態との関係を
示す図
FIG. 13 is a diagram showing a relationship between information used for road discrimination and road conditions.

【図14】この発明の他の実施形態において、車種によ
ってYデータパターンが異なることを示す図
FIG. 14 is a diagram showing that the Y data pattern is different depending on the vehicle type in another embodiment of the present invention.

【図15】Yデータパターンから車種を判別する動作を
示すフローチャート
FIG. 15 is a flowchart showing an operation of discriminating a vehicle type from a Y data pattern.

【図16】この発明のさらに他の実施形態においてレー
ザ光の走査方向を示す図
FIG. 16 is a diagram showing a scanning direction of laser light in still another embodiment of the present invention.

【図17】ポリゴンミラーの形状を示す図FIG. 17 is a diagram showing the shape of a polygon mirror.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G059 AA05 BB20 EE02 FF01 FF06 GG01 MM03    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F term (reference) 2G059 AA05 BB20 EE02 FF01 FF06                       GG01 MM03

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光を走査して路面へ照射する照射手段と、 前記照射手段により照射された光による路面からの反射
光を受光する受光手段と、 前記受光手段で受光した前記反射光の飛行時間に基づい
て路面状態を判別する路面判別手段と、 前記照射手段と道路を挟んで反対側に対向して設置され
る反射手段と、を有し、 前記路面判別手段は、前記照射手段により照射された光
による路面からの反射光が、前記反射手段により反射し
て再び路面にて反射して前記受光手段に受光されるまで
の飛行時間と、前記受光手段で受光した反射光の拡散反
射成分の飛行時間とから、複数点の路面状態を判別する
ことを特徴とする路面判別装置。
1. An irradiation unit for scanning light to irradiate the road surface, a light receiving unit for receiving reflected light from the road surface by the light emitted by the irradiation unit, and a flight of the reflected light received by the light receiving unit. A road surface determining means for determining a road surface state based on time; and a reflecting means installed opposite to the irradiation means on the opposite side of the road, the road surface determining means irradiating the road surface with the irradiation means. The light reflected from the road surface by the reflected light is reflected by the reflecting means, is reflected again on the road surface and is received by the light receiving means, and the diffuse reflection component of the reflected light received by the light receiving means. A road surface determination device, which determines road surface conditions at a plurality of points from the flight time of the vehicle.
【請求項2】路面へ光を照射する照射手段と、 前記照射手段により照射された光による路面からの反射
光を受光する受光手段と、 前記受光手段で受光した前記反射光の飛行時間に基づい
て路面状態を判別する路面判別手段と、を備え、 前記路面判別手段は、前記受光手段で受光した正反射成
分の飛行時間および拡散反射成分の飛行時間から路面状
態を判別することを特徴とする路面判別センサ。
2. An irradiation means for irradiating a road surface with light, a light receiving means for receiving reflected light from the road surface by the light emitted by the irradiating means, and a flight time of the reflected light received by the light receiving means. A road surface discriminating means for discriminating a road surface state according to the present invention, wherein the road surface discriminating means discriminates the road surface state from the flight time of the specular reflection component and the flight time of the diffuse reflection component received by the light receiving means. Road surface discrimination sensor.
【請求項3】前記路面判別手段は、前記照射手段の取付
位置によって決まる路面からの基準距離と、前記受光手
段で受光した正反射成分の飛行時間および拡散反射成分
の飛行時間から算出される距離とを比較して路面状態を
判別することを特徴とする請求項2記載の路面判別セン
サ。
3. The road surface determination means calculates a distance calculated from a reference distance from a road surface determined by a mounting position of the irradiation means, and a flight time of a specular reflection component and a flight time of a diffuse reflection component received by the light receiving means. 3. The road surface discrimination sensor according to claim 2, wherein the road surface condition is discriminated by comparing with.
【請求項4】前記路面判別手段は、前記受光手段で受光
した反射光の受光量と、前記受光手段で受光した正反射
成分の飛行時間および拡散反射成分の飛行時間から算出
される距離とから路面状態を判別することを特徴とする
請求項2記載の路面判別センサ。
4. The road surface discriminating means uses the amount of reflected light received by the light receiving means and the distance calculated from the flight time of the specular reflection component and the flight time of the diffuse reflection component received by the light receiving means. The road surface determination sensor according to claim 2, wherein the road surface condition is determined.
【請求項5】請求項2〜4のいずれかの路面判別センサ
と、前記路面判別センサと道路を挟んで反対側に対向し
て設置される反射手段と、を有し、 前記照射手段により照射された光による路面からの反射
光が、前記反射手段により反射して再び路面にて反射し
て前記受光手段に受光されることを特徴とする路面判別
装置。
5. The road surface discrimination sensor according to claim 2, and a reflecting means installed opposite to the road surface discrimination sensor on the opposite side of the road surface from the road surface discrimination sensor. A road surface discriminating apparatus characterized in that light reflected from a road surface by the reflected light is reflected by the reflecting means, reflected again on the road surface and received by the light receiving means.
【請求項6】路面へ光を照射する照射手段と、 前記照射手段により照射された光による路面からの反射
光を受光する受光手段と、 前記受光手段で受光した前記反射光の飛行時間に基づい
て路面状態を判別する路面判別手段と、を備え、 前記路面判別手段は、前記受光手段で受光した光に前記
照射手段から照射された光が再び路面で正反射した正反
射成分の検出有無を判別し、この判別結果に基づいて路
面状態を判別することを特徴とする路面判別センサ。
6. An irradiation means for irradiating a road surface with light, a light receiving means for receiving reflected light from the road surface due to the light emitted by the irradiation means, and a flight time of the reflected light received by the light receiving means. A road surface discriminating means for discriminating the road surface state by means of the road surface discriminating means, and the road surface discriminating means detects whether or not the light received by the light receiving means is regularly reflected by the light emitted from the irradiating means on the road surface. A road surface discriminating sensor characterized by discriminating and discriminating a road surface state based on the discrimination result.
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