JP2018071318A

JP2018071318A - 路面状態判定システム

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Publication number: JP2018071318A
Application number: JP2016216540A
Authority: JP
Inventors: 昌弘三好; Masahiro Miyoshi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-11-04
Filing date: 2016-11-04
Publication date: 2018-05-10
Anticipated expiration: 2036-11-04
Also published as: JP6620720B2

Abstract

【課題】レーザスキャン装置やカメラを備えた路面性状測定車両を用いることなく、誤って判定する可能性を抑制して、路面に凹凸が存在しているか否かを判定する路面状態判定システムを提供する。【解決手段】路面に存在している凹凸の状態を、あらかじめ定めた道路区間ごとに判定する路面状態判定システム１であって、車両１０の上下方向に加わる加速度を逐次取得する加速度取得部と、車両が位置する道路区間を逐次決定する区間決定部と、加速度に基づいて、車両に、路面に存在している凹凸による振動が生じたか否かを判定する振動判定部と、振動判定部が、判定を同一の道路区間で取得された加速度に基づいて所定の回数以上行い、振動判定部が車両に振動が生じたと判定する頻度が閾値以上の場合に、当該道路区間において路面に凹凸が存在している状態であると判定する凹凸判定部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、路面の凹凸状態を判定する路面状態判定システムに関する。

従来、レーザスキャン装置やカメラを備えた路面性状測定車両による路面性状測定によって、へこみなど路面に損傷が生じているか否かを判定することが行われている。例えば、特許文献１には、車両に生じる上下方向の振動を検出することで路面に損傷が生じている可能性がある道路区間を抽出し、抽出した道路区間について路面性状測定を行うことで路面に損傷が生じているか否かを判定する手法が開示されている。

特開２０１５−１７６５４０号公報

特許文献１では、上下方向の振動を用いて路面に損傷が生じている可能性がある道路区間を抽出した後、抽出した道路区間についてレーザスキャン装置やカメラを備えた路面性状測定車両を用いた路面性状測定を行う。これにより、車両に振動を生じる凹凸が路面に存在している可能性のある道路区間が抽出され、路面性状測定により路面に凹凸が存在しているか否かを判定することが可能となる。しかし、路面性状測定車両がレーザスキャン装置やカメラを備えることから、レーザスキャン装置やカメラのコストが必要である。

本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、レーザスキャン装置やカメラを備えた路面性状測定車両を用いることなく、路面に凹凸が存在しているか否かを判定する路面状態判定システムを提供することにある。

上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は、発明の更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するための本発明は、路面に存在している凹凸の状態を、あらかじめ定めた道路区間ごとに判定する路面状態判定システム（１）であって、車両（１０）の上下方向に加わる加速度を逐次取得する加速度取得部（１１０）と、車両が位置する道路区間を逐次決定する区間決定部（１１３）と、加速度に基づいて、車両に、路面に存在している凹凸による振動が生じたか否かを判定する振動判定部（２１２）と、振動判定部が、車両に振動が生じたか否かの判定を、同一の道路区間で取得された加速度に基づいて所定の回数以上行い、車両に振動が生じたと判定した頻度が閾値以上である場合に、当該道路区間において路面に凹凸が存在している状態であると判定する凹凸判定部（２１３）とを備える。

以上の構成によれば、路面に存在している凹凸の上を車両が走行することにより車両が上下方向に振動すると、加速度取得部が取得する加速度が変化する。振動判定部は、加速度に基づいて、車両に、路面に存在している凹凸による振動が生じたか否かを判定する。

ただし、車両が道路を走行する際にタイヤが通る道路幅方向の範囲は、道路幅方向全体の一部であることから、路面に凹凸が存在していても、車両が路面に存在している凹凸の上を走行する場合と、凹凸を回避して走行する場合がある。このため、振動判定部は、路面に凹凸が存在している道路区間であっても振動が生じていないと判定する可能性があり、振動判定部による判定１回では、路面に凹凸が存在しているか否かを正しく判定できない場合がある。

一方、区間決定部が、車両が位置する道路区間を決定することにより、振動判定部が判定を行った道路区間、すなわち判定に用いた加速度を取得した道路区間を特定することが可能となる。従って、振動判定部が、同一の道路区間について振動が生じたか否かの判定を複数回行った結果を比較することが可能となる。

振動判定部が、路面に凹凸が存在している道路区間について振動が生じたか否かの判定を所定の回数以上行うと、車両が路面に存在している凹凸の上を走行した場合についての判定が、ある頻度で含まれることが見込まれる。従って、振動判定部が、振動が生じたと判定する頻度が閾値以上の場合に、凹凸判定部が路面に凹凸が存在していると判定することで、振動判定部が路面に凹凸が存在している道路区間であっても振動が生じていないと判定することによる影響が抑制され、路面に凹凸が存在しているか否かを判定することが可能となる。

実施形態に係る路面状態判定システム１の概要を示す図である。実施形態に係る車載機１００の構成を示す図である。実施形態に係るセンタ装置２００の構成を示す図である。車両１０が位置する道路区間の決定方法を示す図である。車載機１００の作動を示すフローチャートである。センタ装置２００の作動を示すフローチャートである。加速度取得部１１０が取得した加速度を道路区間に沿って示した例である。勾配によるオフセットを除去した加速度を道路区間に沿って示した例である。振動判定部２１２が振動と判定した回数を道路区間ごとに示した例である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態としての路面状態判定システム１を図面に基づいて説明する。路面状態判定システム１の構成及び詳細な説明に入る前に、路面状態判定システム１の作動概略を図１に沿って説明する。路面状態判定システム１は、車両１０で用いられる車載機１００と、データセンタ２０で用いられるセンタ装置２００とを備える。車両１０は、例えば路線バスに用いられるバスなどの大型乗用車を含む乗用車や、運送会社で用いられるトラックを用いることができる。本実施形態では、複数の車両１０に、同一の構成の車載機１００をそれぞれ搭載している。

車載機１００は、車両１０の上下方向の加速度を逐次取得しており、取得した加速度の列をセンタ装置２００に送信する。車両１０が凹凸の存在している道路区間Ａ１を走行することにより上下方向の振動が発生すると、振動が発生した旨が加速度の時間的な変化として加速度の列に現れる。

センタ装置２００は、車両１０が送信した加速度の列を受信し、加速度の変化から振動が発生したか否かを判定する。この判定を、道路区間Ａ１を走行する複数の車両１０について行い、振動が発生したと判定した割合に基づいて道路区間Ａ１における路面の凹凸の状態を判定する。

［車載機１００の構成］
図２を用いて、車載機１００の構成を説明する。車載機１００は、車載機制御部１０１と、加速度センサ１０２と、ＧＮＳＳ受信機１０３と、地図データベース１０４と、広域送信部１０５とを備えて構成される。

車載機制御部１０１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成されており、ＣＰＵが、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ、ＲＯＭなどの非遷移的実体的記録媒体(non-transitory tangible storage medium)に記憶されているプログラムを実行することで、加速度取得部１１０、車速取得部１１１、位置取得部１１２、区間決定部１１３、およびデータ送信部１１４として作動する。

加速度センサ１０２は、車両１０の上下方向に作用する加速度を計測するセンサである。例えば、加速度センサ１０２の検出軸の正の方向が車両１０の上方向、検出軸の負の方向が車両１０の下方向となるように加速度センサ１０２を備えればよい。

ＧＮＳＳ受信機１０３は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）を構成する測位衛星から送信された測位信号を受信し、当該ＧＮＳＳ受信機１０３の位置を測位するために用いられる受信機である。

地図データベース１０４は、地図データを格納したデータベースであり、本実施形態では、地図データとして、道路区間を決定するための基準位置と、道路形状と、基準位置に対する各道路区間の位置関係とを記憶している。

基準位置は、交差点など、周囲の道路と比較して車両１０の進行方向が大きく変化しやすい道路形状となっている位置に決定される。本実施形態では、交差点の中央の座標を基準位置として地図データベース１０４に記憶する。その他の例として、カーブの一点の座標を基準位置として記憶するとしてもよい。

道路形状は、位置の軌跡を地図上の道路形状に照らし合わせることで、位置の軌跡において最も新しい点である現在位置を補正するマップマッチングに用いる地図データである。なお、本実施形態においてこの道路形状を用いてマップマッチングを実行するのは、後述の車両１０が位置する道路区間を決定する処理において、車両１０が基準位置周辺を通過した場合のみでよい。従って、本実施形態で地図データベース１０４に記憶する道路形状は、基準位置周辺の道路形状のみでもよい。

道路区間は、基準位置から延びる道路を、基準位置からの距離に従って区分することで決定される。例えば、基準位置を有するある交差点から延びる道路のうちの一つについて、基準位置からの距離が０ｍ〜２０ｍの範囲を第１の道路区間、２０ｍ〜４０ｍの範囲を第２の区間、４０ｍ〜６０ｍの範囲を第３の区間のように区分して決定し、道路区間を特定する区間ＩＤを付与すればよい。なお、本実施形態における距離は、道路に沿って移動する場合の移動距離を意味し、直線距離とは必ずしも一致しない。具体的には、道路に沿って移動する場合の移動距離であることから、移動した道路が全て直線である場合には直線距離と一致するが、移動した道路にカーブした部分が含まれている場合には直線距離と一致しない。

このようにして道路区間が決定されている場合、いずれの道路区間に車両１０が位置するかは、車両１０が直近に通過した基準位置の座標と、直近に通過した基準位置から進んだ道路の方位と、直近に通過した基準位置からの距離とで特定することができる。従って、本実施形態では、車両１０が位置する道路区間を決定するために、基準位置の座標と、基準位置を有する交差点から延びる道路の方位と、道路区間の両端の基準位置からの距離とに対応づけて区間ＩＤを地図データベース１０４に記憶させる。これにより、基準位置に対する各道路区間の位置関係が地図データベース１０４に記憶される。

広域送信部１０５は、基地局を介した広域通信回線に接続し、広域通信回線を通じてセンタ装置２００にデータを送信する無線通信装置である。

加速度取得部１１０は、加速度センサ１０２が計測する、車両１０の上下方向における加速度を逐次取得する。

車速取得部１１１は、車速センサ１１が、車両１０の車速に応じて出力する車速信号を用いて、車両１０の車速を取得する。位置取得部１１２は、ＧＮＳＳ受信機１０３が受信する測位信号に基づいて測位を行い、車載機１００を搭載した車両１０の位置を取得する。

区間決定部１１３は、車速取得部１１１が取得する車速と、位置取得部１１２が取得する位置と、地図データベース１０４が記憶する地図データとを用いて、車両１０が位置する道路区間を決定する。これにより、加速度取得部１１０が各加速度を取得した時刻における、車両１０が位置する道路区間を決定する。車両１０が位置する道路区間の決定方法の詳細な説明は図４を用いて後述する。

データ送信部１１４は、広域送信部１０５に、加速度取得部１１０が取得した加速度と、区間決定部１１３が決定した、当該加速度を取得した時刻に車両１０が位置する道路区間を示す区間ＩＤとを含む加速度データを、センタ装置２００に対して送信させる。

［センタ装置２００の構成］
センタ装置２００の構成を図３に沿って説明する。センタ装置２００は、一つまたは複数のサーバ装置を用いて実現され、広域受信部２０１とセンタ演算部２０２とを備える。

広域受信部２０１は、基地局を介した広域通信回線に接続可能な通信装置であり、広域送信部１０５が、基地局を介した広域通信回線を通じて送信した加速度データを受信する。

センタ演算部２０２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ、及びこれらの構成を接続するバスラインなどを備えた通常のコンピュータとして構成されている。センタ演算部２０２は、ＣＰＵが、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ、ＲＯＭなどの非遷移的実体的記録媒体に記憶されているプログラムを実行することで、データ受信部２１０と、変化量算出部２１１と、振動判定部２１２と、凹凸判定部２１３としての作動を行う。

データ受信部２１０は、広域受信部２０１が受信する、車載機１００が送信した加速度データを取得する。変化量算出部２１１は、データ受信部２１０が取得した加速度データに含まれる加速度を用いて、当該加速度を取得した時刻において車両１０が位置していた道路区間における加速度の変化量である加速度変化量を算出する。本実施形態では、データ受信部２１０が取得した加速度データに含まれる加速度から、当該加速度を取得した道路区間で取得された加速度の平均値を差し引いた値の絶対値を求める。これにより求められた値が、本実施形態における加速度変化量である。道路区間における加速度の平均値は、当該道路区間における路面の勾配によって生じる加速度のオフセットとおおよそ一致すると考えられる。従って、加速度の平均値を差し引くことにより、路面の勾配による影響が軽減され、振動による加速度の変化を判定することが容易となる。

振動判定部２１２は、加速度に基づいて、車両１０が路面に存在している凹凸により上下方向に振動が生じたか否かを判定する。例えば、変化量算出部２１１が算出した加速度変化量が閾値以上の数値となっている場合に、路面に存在している凹凸により振動が生じたと判定するとすればよい。振動が生じたと判定する閾値は、凹凸が存在していると判定すべき程度の凹凸の上を車両１０が走行して振動が生じた場合において、変化量算出部２１１が算出する加速度変化量に従って設定される。

なお、凹凸が存在している状態について、凹凸の程度を複数の段階に分けるとしてもよい。この場合、振動判定部２１２は、振動が生じたと判定することに加えて、段階に応じて生じる振動の大小の判定も行えばよい。

本実施形態では、凹凸の程度を大小の２段階に分け、０．２Ｇを凹凸が生じているか否かの判定における閾値とし、０．３Ｇを凹凸の大小に応じた振動の大小を判定する閾値とする。具体的には、加速度変化量が０．２Ｇ以上０．３Ｇ未満の値となっている場合に、路面に小さな凹凸が存在していることにより振動レベル１の振動が発生したと判定する。また、０．３Ｇ以上の値となっている場合に、路面に大きな凹凸が存在していることにより振動レベル２の振動が発生したと判定する。

凹凸判定部２１３は、振動判定部２１２が、車両１０に振動が生じたか否かの判定を、同一の道路区間について所定の回数以上行い、振動が生じていると判定した頻度が閾値以上である場合に、当該道路区間において路面に凹凸が存在している状態であると判定する。

振動が生じたか否かの判定の回数が少ない場合、振動が生じたか否かの判定の結果に偏りが生じやすくなり、凹凸判定部２１３の判定に誤りが生じる可能性が高まる。従って、振動が生じたか否かの判定の結果に偏りが生じることを抑制して路面に凹凸が存在している状態であるか否かについて誤判定を抑制するためには、所定の回数は、極力大きな回数であることが好ましい。ただし、ある程度の回数以上になれば、判定精度はそれほど向上しない。従って、所定の回数は、例えば５０〜２００回程度とすればよい。

頻度の閾値は、路面に凹凸が存在している状態と、路面に凹凸が存在していない状態とを判別するための閾値である。従って、路面に凹凸が存在している状態における車両１０に振動が生じたと判定される頻度と、路面に凹凸が存在していない状態における車両１０に振動が生じたと判定される頻度のとの間の値となるように決定されている。

ここで、車両１０が、路面に凹凸が存在している道路区間を走行した場合に、その道路区間において振動が生じたと判定される頻度は、凹凸が存在している箇所の広がりや数に従って変化する。凹凸が存在している箇所の広さが広いほど、また、凹凸が存在している箇所が多いほど、その道路区間において振動が生じたと判定される頻度は高くなる。

従って、凹凸が存在している状態であると判定すべき凹凸の程度に応じて頻度の閾値を設定することになる。頻度の閾値は、たとえば２０％とする。

また、上述した所定の回数以上の振動判定回数がある場合に、全部の振動判定結果を用いて、１つの道路区間の路面に凹凸が存在している状態であるか否かを判定する必要はない。例えば、各道路区間について、当該道路区間を走行した車両１０のうち、加速度データをセンタ装置２００に送信した時刻が判定を行う時刻に近いものから５０台についての振動判定結果を用いて、路面に凹凸が存在しているか否かの判定を行うとしてもよい。またこのとき、頻度の閾値を、判定した回数の２０％としていたとすると、振動が１０回以上発生したか否かに基づいて路面の状態を判定することになる。

さらに、路面に凹凸が存在していると判定する場合に、振動レベル１の振動が生じたと判定したのか、振動レベル２の振動が生じたと判定したのかにより、路面に存在している凹凸のレベルを推定してもよい。たとえば、振動レベル２の振動が生じたと判定した回数が１０回以上の場合に、路面に大きな凹凸が生じた状態である路面の荒れが進行した状態であると判定する。また、振動レベル２の振動が生じたと判定した回数が１０回未満であり、かつ振動レベル１の振動が生じたと判定した回数と振動レベル２の振動が生じたと判定した回数の合計が１０回以上の場合に、路面に小さな凹凸が生じた状態である路面が荒れ始めた状態と判定する。

［車両１０が位置する道路区間の決定方法］
車両１０が位置する道路区間の決定方法を図４に沿って説明する。基準位置Ｐが位置する交差点からは、道路Ａが延びている。道路Ａは、基準位置Ｐからの距離が０ｍ〜２０ｍの区間を道路区間Ａ１、２０ｍ〜４０ｍの区間を道路区間Ａ２、４０ｍ〜６０ｍの区間を道路区間Ａ３とあらかじめ決定されている。

区間決定部１１３は、位置取得部１１２が取得する位置の軌跡を、地図データベース１０４に記憶された道路形状に照らし合わせるマップマッチングを行い、車両１０が基準位置Ｐに位置している時刻である基準時刻を決定する。その後、車速取得部１１１が取得した車両１０の車速に基づいて車両１０と基準位置との距離を推定することにより、車両１０が位置する道路区間を決定する。

まず、位置取得部１１２が取得する位置に基づいて、基準時刻を決定する方法を説明する。位置取得部１１２が取得する位置が、時刻ｔ１に位置Ｐ１、時刻ｔ２に位置Ｐ２、時刻ｔ３に位置Ｐ３である場合を考える。これらの位置の軌跡を、マップマッチングにより補正することにより、位置Ｐ１が位置Ｐ１ａに、位置Ｐ２が位置Ｐ２ａに、位置Ｐ３が位置Ｐ３ａに補正されたとする。この時、基準位置Ｐに最も近い補正後の位置は位置Ｐ２ａであることから、位置Ｐ２ａの補正前の位置である位置Ｐ２を取得した時刻ｔ２を、基準時刻と決定する。

次に、車速取得部１１１が取得した車両１０の車速に基づいて車両１０と基準位置との距離を推定することにより、車両１０が位置する道路区間を決定する方法を説明する。車速取得部１１１が取得した車両１０の車速に、車速取得部１１１が車速を取得する周期を乗算することによって、車速を取得する周期ごとの車両１０の移動距離を算出することができる。算出した移動距離を、基準時刻以降について合計することにより、基準位置と車両１０との距離を推定し、車両１０が位置する道路区間を決定することができる。

説明の簡略化のため、車速取得部１１１が車速を取得する周期を１秒周期とした場合を例に説明する。基準時刻と決定された時刻ｔ２に、車速取得部１１１が取得した車速が秒速１０ｍであった場合、時刻ｔ２の１秒後に、車両１０と基準位置Ｐとの距離は１０ｍであると推定される。従って、時刻ｔ２の１秒後において車両１０が位置する道路区間は道路区間Ａ１であると決定することができる。時刻ｔ２の１秒後に車速取得部１１１が取得した車速が秒速１５ｍであった場合、時刻ｔ２の２秒後に、車両１０と基準位置Ｐとの距離は２５ｍであると推定される。従って、時刻ｔ２の２秒後において車両１０が位置する道路区間は、道路区間Ａ２であると決定することができる。

［車載機１００の作動］
車載機１００の作動を、図５のフローチャートに沿って説明する。車載機制御部１０１は、車両１０のイグニッションスイッチがＯＮとなると、図５に示す処理をＳ１から周期的に実行する。実行する周期は、例えば１００ミリ秒周期とすればよい。

Ｓ１では、加速度センサ１０２が計測する、車両１０の上下方向に加わる加速度を取得する。Ｓ１は加速度取得部１１０としての処理である。Ｓ２では、車速センサ１１が出力する車速信号を用いて、車両１０の車速を取得する。Ｓ２は車速取得部１１１としての処理である。

Ｓ３では、測位信号による車両１０の位置を測位する周期が経過したか否かを判断する。測位する周期は、例えば１秒周期とすればよい。経過したと判断した場合はＳ４の処理に進み、経過していないと判断した場合はＳ７の処理に進む。Ｓ４では、ＧＮＳＳ受信機１０３が受信する測位信号に基づいて測位を行い、車両１０の位置を取得する。Ｓ４は位置取得部１１２としての処理である。

Ｓ５では、車両１０が、地図データベース１０４に記憶された基準位置のいずれかの付近を通過したか否かを判断する。この判定は、取得された基準位置周辺の位置の軌跡が、基準位置周辺の道路形状に照らし合わせるために十分な長さであるか否かを判断する処理である。例えば、基準位置を通過して１０ｍ〜３０ｍ程度移動したと考えられる場合に、基準位置の付近を通過したと判断すればよい。本実施形態では、直前のＳ４の処理における測位の１回前の測位によって取得した位置が、地図データベース１０４に記憶されたある基準位置Ｐから１０ｍ以内であり、かつ直前のＳ４の処理における測位によって取得した位置がその基準位置Ｐから１０ｍ以内でない場合に、基準位置Ｐの付近を通過したと判断する。基準位置の付近を通過したと判断した場合はＳ６の処理に進み、通過していないと判断した場合はＳ７の処理に進む。

Ｓ６では、Ｓ４の処理で取得した位置の軌跡を、地図データベース１０４に記憶された道路形状に照らし合わせるマップマッチングによって補正する。これにより、車両１０が基準位置に位置していた時刻である基準時刻と、基準位置を通過した車両１０が、進行方向に対していずれの方角に進行しているか、すなわち車両１０が走行している道路の基準位置を有する交差点から延びる方位を決定する。

Ｓ７では、直近のＳ６の処理で決定された基準時刻以降にＳ２の処理で取得された車速を用いて車両１０と基準位置との距離を算出する。Ｓ８の処理では、地図データベース１０４に、Ｓ５の判断で通過したと判断された直近の基準位置の座標と、直近のＳ６の処理で決定された道路の延びる方位と、直前のＳ７の処理で算出した車両１０と基準位置との距離とに対応づけて記憶された区間ＩＤを、車両１０が位置する道路区間を示す区間ＩＤとして決定する。Ｓ３、Ｓ５、Ｓ６、およびＳ７の処理は道路区間決定部としての処理である。

Ｓ９では、加速度データの送信周期が経過したか否かを判断する。送信周期が経過していない場合は図５に示す処理を終了する。送信周期が経過したと判断した場合はＳ１０に進み、Ｓ１で取得した加速度とＳ８で決定した区間ＩＤとを含む加速度データを送信した後図５に示す処理を終了する。

本実施形態では、車両１０が基準位置を通過したと判断した場合に、車両１０が基準位置に位置していた時刻である基準時刻を決定する。すなわち、基準時刻を遡って決定することから、基準位置付近では加速度を取得した時刻における道路区間が決定されていない場合がある。また、路面の凹凸の状態は即座に判定する必要性がないことから、取得した加速度を即座にセンタ装置２００に送信する必要性がない。そのため、測定した加速度を逐次送信することなく蓄積し、取得した時刻における道路区間が決定された加速度のみがセンタ装置２００に送信されるように、Ｓ９の処理における送信周期と、Ｓ１０の処理において送信する加速度の範囲を決定する。

例えば、Ｓ９の処理における送信周期を１分周期とし、Ｓ１０の処理においては１分２０秒前から２０秒前までに取得した加速度と、それらの加速度を取得した時刻における道路区間とを加速度データとしてセンタ装置２００に送信するとすればよい。なお、本実施形態では、車両１０が基準位置の周辺を通過するまで、車両１０が位置する道路区間を決定することができない。従って、車両１０が基準位置の周辺を通過する以前に取得された加速度は、取得された時刻において車両１０が位置する道路区間を決定できないため、それらの加速度はＳ１０の処理でセンタ装置２００に送信しない。Ｓ９およびＳ１０はデータ送信部１１４としての処理である。

［センタ装置２００の作動］
センタ装置２００の作動を図６のフローチャートに沿って説明する。センタ演算部２０２は、図６に示す処理をＳ１１から順に周期的に実行する。実行する周期は、例えば１週間〜１カ月に１回とすればよい。

Ｓ１１では、前回Ｓ１１の処理を実行して以降に、広域受信部２０１が受信した加速度データを取得する。Ｓ１１はデータ受信部２１０としての処理である。Ｓ１２では、加速度の変化量である加速度変化量を算出する。具体的には、Ｓ１１で取得した加速度データに含まれる各加速度について、その加速度を取得した道路区間における加速度の平均値を差し引いた値の絶対値を求める。これにより、加速度の道路区間における平均値からの変化量を加速度変化量として算出する。Ｓ１２は変化量算出部２１１としての処理である。

Ｓ１３では、車両１０が走行した回数が所定の回数以上となっている道路区間があるか否かを判断する。本実施形態では、車両１０が５０回以上走行した道路区間があるか否かを判断する。走行した回数が５０回以上となっている道路区間があると判断した場合はＳ１４の処理に進み、５０回以上となっている道路区間がないと判断した場合は図６に示す処理を終了する。

Ｓ１４では、直近のＳ１３の処理で走行した回数が５０回以上となっていると判断された道路区間のうち、直近のＳ１３の処理以降に路面に凹凸が存在しているか否かの判定を行っていない道路区間の１つについて、直近の５０回の走行で取得した加速度を用いて算出された加速度変化量を取得する。Ｓ１３およびＳ１４の処理は、振動が生じたか否かの判定を行った回数が少ない状態で路面の凹凸の状態を判定することを避け、路面の凹凸の状態を誤って判定する可能性を抑制するための処理である。

Ｓ１５では、Ｓ１４で取得した加速度変化量について、振動レベル１および振動レベル２の振動が生じたと判定した回数を求める。Ｓ１５の処理は振動判定部２１２としての処理である。

Ｓ１６では、Ｓ１５の処理で求めた、振動レベル１および振動レベル２の振動が生じたと判定した回数の合計が１０回以上であるか否かを判断する。１０回以上である場合はＳ１７の処理に進み、１０回未満である場合はＳ１８の処理に進む。

Ｓ１７では、Ｓ１５の処理で求めた、振動レベル２の振動が生じた回数が１０回以上であるか否かを判断する。１０回以上である場合はＳ２０の処理に進み、１０回未満である場合はＳ１９の処理に進む。

Ｓ１８の処理では、Ｓ１４の処理で加速度変化量を取得した道路区間の路面が、路面の凹凸の程度が小さく、凹凸が存在していると判断しない状態である通常路面状態であると判定する。Ｓ１９の処理では、Ｓ１４の処理で加速度変化量を取得した道路区間の路面が、路面に小さい凹凸が存在している状態である荒れ始め状態であると判定する。Ｓ２０の処理では、Ｓ１４の処理で加速度変化量を取得した道路区間の路面が、路面に大きな凹凸が存在している状態である進行した荒れ状態であると判定する。

Ｓ２１では、直近のＳ１３の処理で、車両１０が５０回以上走行したと判断された道路区間の全てが、Ｓ１４からＳ２０の処理によって路面に凹凸が存在しているか否かの判定が行われたか否かを判断する。全ての区間の判定が行われていると判断した場合は図６に示す処理を終了し、判定が行われていない区間があると判断した場合はＳ１４の処理に戻る。Ｓ１３とＳ１４、およびＳ１６からＳ２１の処理は凹凸判定部２１３としての処理である。

［加速度、加速度変化量、および振動回数の例］
ある車両１０が道路を走行した際に加速度取得部１１０が取得した加速度の例を図７に示す。縦軸が加速度を、横軸は距離を示しており、道路の勾配によるオフセットの影響が加速度に含まれている。

図７に示した加速度から、道路区間ごとの加速度の平均値を差し引くことによって道路の勾配によるオフセットを補正した加速度の値を図８に示す。図７と比較すると道路の勾配によるオフセットの影響が軽減され、振動による加速度の変化が判断しやすい状態となっている。本実施形態では、この値の絶対値を加速度変化量として用いている。

加速度変化量を、車両１０の走行５０回分について取得し、道路区間ごとの振動の回数を求めた例を図９に示す。縦軸が振動レベル１および振動レベル２の振動の回数の合計を示し、横軸が距離を示す。なお、この図では、各道路区間の長さを１００ｍとして道路区間を決定した場合の各道路区間の振動の回数を示している。

［実施形態のまとめ］
以上、説明した実施形態によれば、路面に存在している凹凸により車両１０が上下方向に振動すると、加速度取得部１１０が取得する加速度が変化する。振動判定部２１２は、加速度が変化することにより変化量算出部２１１が算出する加速度変化量が増加して閾値以上となると、路面に存在している凹凸により車両に振動が生じたと判定する。

一方、区間決定部１１３が、車両１０が位置する道路区間を決定することにより、振動判定部２１２が判定を行った道路区間、すなわち判定に用いた加速度変化量の算出に用いた加速度を取得した道路区間を特定することが可能となる。従って、凹凸判定部２１３は、振動判定部２１２が同一の道路区間について複数回判定した結果を比較することが可能となる。振動判定部２１２が路面に凹凸が存在している道路区間について判定を所定の回数以上行うと、車両１０が路面に存在している凹凸の上を走行した場合についての判定が、ある頻度で含まれることが見込まれる。

従って、振動判定部２１２が、振動が生じたと判定する頻度が閾値以上の場合に、凹凸判定部２１３が路面に凹凸が存在していると判定することで、路面に凹凸が存在しているにもかかわらず、車両１０が凹凸を回避して走行して振動が生じないことによる影響を抑制して、路面に凹凸が存在しているか否かを判定することが可能となる。

また、区間決定部１１３が、車両１０が位置する道路区間を決定するにあたり、車両１０が基準位置周辺に位置する場合にのみ、位置取得部１１２が取得する車両１０の位置を用いてマップマッチングを行っている。そのため、車両１０の位置が基準位置周辺でない場合に位置取得部１１２が取得する位置に誤差が生じても、区間決定部１１３が決定する道路区間が誤差に影響されない。また、車両１０の位置が基準位置周辺でない場合に、位置取得部１１２が位置を取得する周期を長くする、あるいは取得を一時停止することが可能となる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。なお、以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用できる。

＜変形例１＞
実施形態において、道路区間は、２０ｍごとに区分するとしていたが、道路区間の長さはこれに限られない。例えば、１０ｍごとや１００ｍごとに区分するとしてもよいし、道路区間ごとに長さが違うとしてもよい。

＜変形例２＞
実施形態において、車両１０に振動が生じたか否かの判定を行う回数を一定としていた。しかし、車両１０に振動が生じたか否かの判定を行う回数を可変としてもよい。例えば、判定を行う時点から１週間前までの期間に取得された加速度を用いて算出された加速度変化量について、車両１０に振動が生じたか否かの判定を行うとしてもよい。

＜変形例３＞
実施形態において、加速度変化量は、加速度から、加速度を取得した道路区間における加速度の平均値を差し引いた値の絶対値を用いるとしていた。しかし、加速度変化量として用いる値はこれに限られない。

例えば、ある加速度から、当該加速度を取得した時刻に基づいて決定される所定の期間における加速度の移動平均を差し引いた値の絶対値を加速度変化量としてもよい。具体的には、加速度取得部１１０が、ある加速度を取得した直前の１分間に取得した加速度の移動平均も、路面の勾配によるオフセットとおおよそ一致すると考えられる。従って、ある加速度から、当該加速度を取得した直前の１分間における加速度の移動平均を差し引いた値の絶対値を、加速度変化量として用いるとしてもよい。

その他の例として、加速度取得部１１０が直前に取得した加速度を差し引いた値の絶対値、すなわち直前の加速度との差分を加速度変化量として用いるとしてもよい。このとき、直前に取得した加速度には、路面の勾配によるオフセットが同程度加わっていると考えられる。従って、この場合も、路面の勾配による影響を軽減し、振動による加速度の変化を判定することが容易となる。

＜変形例４＞
実施形態において、振動判定部２１２は、路面に存在している凹凸により振動が生じたか否かの判定に、変化量算出部２１１が算出する加速度変化量を用いるとしていた。しかし、振動が生じたか否かを判定する際に用いるパラメータはこれに限られない。

例えば、路面の傾斜が小さく、路面の傾斜によるオフセットが振動によって生じる加速度の変化に対して小さい道路区間について判定する場合、加速度変化量を算出することなく、加速度取得部１１０が取得した加速度を用いて車両１０に振動が生じたか否かを判定するとしてもよい。具体的には、加速度の絶対値が閾値以上である場合に、路面に存在している凹凸により車両１０に振動が生じたと判定すればよい。この場合の閾値は、凹凸が存在していると判定すべき程度の凹凸の上を車両１０が走行して振動が生じた場合において、加速度取得部１１０が取得する加速度に従って設定される。なお、加速度を用いて判定する道路区間は、測量などで取得された路面の傾斜を用いてあらかじめ決定すればよい。

＜変形例５＞
実施形態において、区間決定部１１３は、マップマッチングによって補正された位置の軌跡を用いて基準時刻を決定し、基準時刻以降の車速に基づいて求めた距離を用いて車両１０が位置する道路区間を決定するとしていた。しかし、道路区間を決定する方法はこれに限られない。例えば、位置取得部１１２が取得した位置を、マップマッチングを行うことなく用いるとしてもよい。この場合、位置取得部１１２が取得した位置を、あらかじめ決定された位置と道路区間との対応関係に当てはめて道路区間を決定すればよい。

１：路面状態判定システム１０：車両１１：車速センサ２０：データセンタ１００：車載機１０１：車載機制御部１０２：加速度センサ１０３：ＧＮＳＳ受信機１０４：地図データベース１０５：広域送信部１１０：加速度取得部１１１：車速取得部１１２：位置取得部１１３：区間決定部１１４：データ送信部２００：センタ装置２０１：広域受信部２０２：センタ演算部２１０：データ受信部２１１：変化量算出部２１２：振動判定部２１３：凹凸判定部

Claims

路面に存在している凹凸の状態を、あらかじめ定めた道路区間ごとに判定する路面状態判定システム（１）であって、
車両（１０）の上下方向に加わる加速度を逐次取得する加速度取得部（１１０）と、
前記車両が位置する前記道路区間を逐次決定する区間決定部（１１３）と、
前記加速度に基づいて、前記車両に、路面に存在している凹凸による振動が生じたか否かを判定する振動判定部（２１２）と、
前記振動判定部が、前記車両に振動が生じたか否かの判定を、同一の前記道路区間で取得された加速度に基づいて所定の回数以上行い、前記車両に振動が生じたと判定した頻度が閾値以上である場合に、当該道路区間において前記路面に凹凸が存在している状態であると判定する凹凸判定部（２１３）とを備える路面状態判定システム。
請求項１において、
前記路面状態判定システムは、
前記加速度から、当該加速度が取得された時刻に基づいて決定される所定の期間に前記加速度取得部が取得した前記加速度の移動平均を差し引いた値の絶対値を加速度変化量として算出する変化量算出部（２１１）をさらに備え、
前記振動判定部は、前記加速度変化量が閾値以上である場合に、当該加速度変化量の算出に用いた前記加速度が取得された前記道路区間において、前記車両に、路面に存在している凹凸による振動が生じたと判定する路面状態判定システム。
請求項１または２において、
前記道路区間は、前記道路区間の基準となる位置である基準位置からの距離に応じてあらかじめ決定され、
前記路面状態判定システムは、
前記車両の位置を取得する位置取得部（１１２）と、
前記車両の車速を逐次取得する車速取得部（１１１）とをさらに備え、
前記区間決定部は、前記位置取得部が取得する前記位置の軌跡を地図上の道路に照らし合わせるマップマッチングを行うことにより、前記車両が、前記基準位置に位置した基準時刻を決定し、前記基準時刻以降に前記車速取得部が取得した車速に基づいて前記基準位置と前記車両との距離を求め、求めた前記基準位置と前記車両との距離を、あらかじめ決定された前記基準位置からの距離と前記道路区間との関係に当てはめることによって前記道路区間を決定する路面状態判定システム。