JP2019003370A - 路面状態分析システム - Google Patents

Abstract

【課題】路面の凹凸情報を効率的に提供する。
【解決手段】路面状態分析システムは、路面状態分析装置と路面状態情報提供装置３１とを備えている。路面状態情報提供装置は、前記路面状態分析装置から、ある地点における代表的な上下方向振動データを受信する受信部３１０と、前記受信部が受信した前記地点における前記代表的な上下方向振動データに基づいて、前記地点における段差の凹凸情報を地図情報とともにタッチパネルに表示させる表示制御部３２０とを備えている。前記地点における段差の凹凸情報は、前記代表的な上下方向振動データを簡略図化したものである。
【選択図】図６

Description

本発明は、路面状態分析システムに関する。

特許文献１に、道路の走行しにくさの情報、特に実際に走行してみなければ分からない道路の走行しにくさの情報を車両から入手し、他の車両に情報提供可能な道路情報提供システムが記載されている。

特開２００６−１１３８３６号公報

本発明は、従来技術に鑑みて、路面の凹凸情報を運転者、カーナビゲーションシステム利用者等へ効率的に提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る路面状態分析システムは、路面状態分析装置と路面状態情報提供装置とを備えている。前記路面状態分析装置は、ある地点を通過した複数の車両からの前記地点における車両上下方向振動の変位を表す振動データを、代表的な上下方向振動データに加工するものである。前記路面状態情報提供装置は、前記路面状態分析装置から前記地点における前記代表的な上下方向振動データを受信する受信部と、前記受信部が受信した前記地点における前記代表的な上下方向振動データに基づいて、前記地点における段差の凹凸情報を地図情報とともにタッチパネルに表示させる表示制御部とを備え、前記地点における段差の凹凸情報は、前記代表的な上下方向振動データを簡略図化したものである。

本発明によれば、路面の凹凸情報を効率的に提供することができる。

路面状態分析システムの説明図である。 第１の車両の説明図である。 第１の車両及び地点Ｐを示す説明図である。 振動の時間的変化を示す波形の説明図である。 路面状態分析装置の説明図である。 第２の車両の説明図である。 平均化のイメージを示す説明図である。 平均化及び正規化のイメージを示す説明図である。 タッチパネルの表示状態を示す説明図である。 凹凸情報の他の表示状態を示す説明図である。

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施の形態によって限定されるものではない。

図１に示すように、路面状態分析システム１は、第１の車両２及び第２の車両３と、両車両とネットワーク４を通して通信可能な路面状態分析装置５とを備えている。

［第１の車両］
図２に示すように、第１の車両２は、振動検出部２１と速度センサ２２と車両位置取得部２３と車格データ記憶部２４と送信部２５とを備えている。

振動検出部２１は、第１の車両２の車両上下方向の振動を検出し、この振動による変位の時間的変化を表す振動データを生成する。この振動検出部の具体例として、サスペンションに加わる荷重を検出する荷重センサと、エアバッグ作動用の加速度センサとが挙げられる。

図３に示すように、矢印Ｆの方向に進む第１の車両２が路面上のある地点Ｐを通過するとする。地点Ｐには、第１の隆起部６１と第２の隆起部６２とがある。第１の車両２から見て、第２の隆起部６２は第１の隆起部６１よりも前方にある。このような隆起部の一例として、スピードブレーカーが挙げられる。このスピードブレーカーは減速帯とも呼ばれる。

地点Ｐを通過した際に振動検出部２１により取得される振動データの例を図４に示す。同図において、横軸は時間を表し、縦軸は変位を表す。第１の車両２が第１の隆起部６１を通過すると、符号７１に示す正のピークと、それに続く符号７２に示す負のピークが生じる。続いて、第１の車両２が第２の隆起部６２を通過すると、符号７３に示す正のピークと、それに続く符号７４に示す負のピークが生じる。このように、１つの隆起部を通過する場合、変位に関して正のピークと、それに続く負のピークが生じる。

速度センサ２２は、地点Ｐにおける第１の車両２の速度を検出し、その速度を表す速度データを生成する。

車両位置取得部２３は、振動データ及び速度データと関連付けて、第１の車両２の位置データを取得する。本実施形態において、車両位置取得部２３は地点Ｐを表す位置データを取得する。この車両位置取得部の具体例として、ＧＰＳ受信機が挙げられる。

車格データ記憶部２４には、第１の車両２の車格を表す車格データが記憶されている。車格とは車両の格である。例えば、小型車両、中型車両、大型車両という３つの車格を車重によって定め、各車両に格付けをすることができる。第１の車両２が小型車両という車格に格付けされる場合、車格データ記憶部２４には「小型車両」という車格を表す車格データが記憶される。

車格によって、同じ地点を通過した車両に生じる振動の大きさが異なる。例えば、車重が軽く、安価なサスペンションを備えた小型車両が路面上のある隆起部を通過したときは、軽量ゆえサスペンションに加わる荷重は小さいが、車両上下方向の振動（又はその振幅）は比較的大きい。これに対し、重量のある高価なサスペンションを備えた中型車両又は大型車両が同じ隆起部を通過したときは、サスペンションに加わる荷重は大きいが、車両上下方向の振動（又はその振幅）は比較的小さい。

送信部２５は、振動検出部２１と速度センサ２２と車両位置取得部２３と車格データ記憶部２４とに接続される。送信部２５は、振動検出部２１により得られた振動データと、速度センサ２２により得られた速度データと、車両位置取得部２３により取得された位置データと、車格データ記憶部２４に記憶された車格データとを路面状態分析装置５に送る。

［路面状態分析装置］
図５に示すように、路面状態分析装置５は、収集部５１と変換部５２と平均化部５３と正規化部５４と送信部５５とを備えている。各部の機能は後述する。

路面状態分析装置５は、そのハードウェア構成として、各部の機能を実行するように動作可能なプログラム及びデータを格納するメモリと、演算処理を行うプロセッサと、路面状態分析システム内の他の装置と通信するためのインタフェースとを備えている。なお、第１の車両２及び第２の車両３についても同様である。

［第２の車両］
図６に示すように、第２の車両３に設けられている路面状態情報提供装置３１は、路面状態分析装置５から送信されたデータを受信する受信部３１０を備えている。詳細は後述する。

［路面状態分析装置が行う処理］
以下、路面状態分析装置５が行う処理を説明する。まず、収集部５１は、第１の車両２内の送信部２５から送信された第１の車両２の位置データと、該位置データが表す地点における第１の車両２の速度データ及び振動データと、第１の車両２の車格データとを受信する。収集部５１は、第１の車両２及び第２の車両３のいずれでもない他の車両からも、各車両の位置データと該位置データが表す地点における速度データ及び振動データと各車両の車格データとを受信する。

以下に述べる処理は、収集部５１によりデータが収集された車両のうち、地点Ｐを表す位置データを有する車両について行われる。

変換部５２は、地点Ｐを通過した各車両について、当該車両の地点Ｐでの速度における車両上下方向振動の最大振幅（例えば、図４の最大振幅Ａ_ｍａｘ）を、所定の基準速度における最大振幅に変換する。所定の基準速度は、例えば時速４０ｋｍである。

変換部による変換は、車両によって異なり得る地点Ｐにおける速度を考慮するためのものである。速度を考慮する一例として、波形の横軸は時間を同じにする変換をするから、低速領域で同じ段差を通過する波形の変換では、波形は基準速度との比に比例して大きく変換されると考える。なお、後述する平均化については、車速と比例のほか、車速の２乗に比例の関係も考慮する場合がある。

次に、平均化部５３は、車格データが表す車格毎に平均化を行う。例えば、先に述べたように、車格として小型車両、中型車両、大型車両という３つの車格が定められている場合、小型車両、中型車両、大型車両という３つの車格の各々において平均化を行う。

平均化部５３は、小型車両という車格に属する車両の、変換部５２による変換後の前記所定の基準速度における最大振幅の平均値を、小型車両という車格の平均最大振幅として求める。平均化部５３は、同様にして、中型車両という車格の平均最大振幅と、大型車両という車格の平均最大振幅とを求める。なお、標準偏差等の考慮で振幅が突出して大きいか又は小さいデータを排除した上で、平均最大振幅を求めることも可能である。

平均化部５３は、小型車両という車格に属する各車両の上記平均最大振幅を求めた後に、振動を表す波形の各々を個別に分析する場合に、波形全体を変換し、その変換後の最大振幅が平均最大振幅と等しくなるようにすることもできる。平均化部５３は、中型車両という車格に属する各車両の振動を表す波形と、大型車両という車格に属する各車両の振動を表す波形とについても同様に変換することができる。さらには、車速を加味して、基準とする速度での最大振幅を求め、これらの最大振幅の平均値を求めることもできる。

図７に、小型車両の平均化のイメージを示す。同図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、車両の速度が低速の場合の波形、中程度の速度の場合の波形、高速の場合の波形を示している。
同図（ｄ）〜（ｆ）はそれぞれ、同図（ａ）〜（ｃ）を、前記所定の基準速度に合わせて変換したものである。同図（ｄ）〜（ｆ）から平均最大振幅が得られる。同図（ｇ）〜（ｉ）はそれぞれ、同図（ｄ）〜（ｆ）を、小型車両という車格の平均最大振幅に合わせて変換したものである。

続いて、正規化部５４は、平均化部５３により求められた、小型車両という車格の平均最大振幅（Ａとする）と、小型車両という車格に属する基準車両が前記所定の基準速度で、ある基準段差（段差高さの値をＨとする）を通過した場合の最大振幅（Ｂとする）とに基づいて、地点Ｐにおける段差の推定値（ｈ_１とする）を以下のように求める。
ｈ_１＝Ｈ＊Ａ／Ｂ
この推定値は、小型車両という車格について求められた、地点Ｐにおける段差の推定値である。

同様にして、正規化部５４は、平均化部５３により求められた、中型車両という車格の平均最大振幅と、中型車両という車格に属する基準車両が前記所定の基準速度で前記基準段差を通過した場合の最大振幅とに基づいて、地点Ｐにおける段差の推定値ｈ_２を求める。この推定値は、中型車両という車格について求められた、地点Ｐにおける段差の推定値である。

同様にして、正規化部５４は、平均化部５３により求められた、大型車両という車格の平均最大振幅と、大型車両という車格に属する基準車両が前記所定の基準速度で前記基準段差を通過した場合の最大振幅とに基づいて、地点Ｐにおける段差の推定値ｈ_３を求める。この推定値は、大型車両という車格について求められた、地点Ｐにおける段差の推定値である。

ここで、小型車両という車格に属する基準車両は、小型車両という車格に属する任意の車両である。同様に、中型車両という車格に属する基準車両は、中型車両という車格に属する任意の車両である。また、大型車両という車格に属する基準車両は、大型車両という車格に属する任意の車両である。

推定値ｈ_１、ｈ_２及びｈ_３はいずれも、車格毎に求められた地点Ｐにおける段差の車格別推定値である。正規化部５４は、推定値ｈ_１、ｈ_２及びｈ_３の平均値ｈ_ａを、地点Ｐにおける段差の推定値として求める。この推定値ｈ_ａは、第１の車両２を含み、かつ第２の車両３を含まない複数の車両により得られたデータから求められたものである。この推定値ｈ_ａは、第１の車両２を含み、かつ第２の車両３を含まない複数の車両により得られたデータの代表データと呼ぶこともできる。

送信部５５は、正規化部５４により求められた、地点Ｐにおける段差の推定値ｈ_ａを第２の車両３に送る。

これまでに述べた平均化及び正規化のイメージを図８に示す。
同図（ａ）〜（ｃ）は小型車両という車格に属する車両の、３つの波形の例である。
同図（ｄ）〜（ｆ）は中型車両という車格に属する車両の、３つの波形の例である。
同図（ｇ）〜（ｉ）は大型車両という車格に属する車両の、３つの波形の例である。
同図（ｊ）は、同図（ａ）〜（ｃ）から得られる、平均化後の波形である。
同図（ｋ）は、同図（ｄ）〜（ｆ）から得られる、平均化後の波形である。
同図（ｌ）は、同図（ｇ）〜（ｉ）から得られる、平均化後の波形である。
同図（ｍ）は、同図（ｊ）〜（ｌ）から得られる、正規化後の波形である。
正規化は、小型車両という車格に関する同図（ｊ）と、中型車両という車格に関する同図（ｋ）と、大型車両という車格に関する同図（ｌ）とを総合することである。具体的には、同図（ｊ）から得られる小型車両の平均最大振幅に、同図（ｋ）から得られる中型車両の平均最大振幅と、同図（ｌ）から得られる大型車両の平均最大振幅とを合わせることを正規化と呼ぶことができる。あるいは、同図（ｊ）から得られる小型車両の平均最大振幅と、同図（ｋ）から得られる中型車両の平均最大振幅と、同図（ｌ）から得られる大型車両の平均最大振幅とを足して３で割ることを正規化と呼ぶこともできる。

先に述べたように、平均化部５３において、車格毎に、当該車格に属する各車両の平均最大振幅を求めた後に、波形全体を変換し、その変換後の最大振幅が平均最大振幅と等しくなるようにすることもできる。この場合、正規化部５４は、平均化部５３による変換後の波形を正規化することができる。この正規化により、地点Ｐの代表的な上下方向振動データが得られる。代表的な上下方向振動データは、路面状態分析装置５から路面状態情報提供装置３１へと送られる。

［第２の車両が行う処理］
路面状態情報提供装置３１内の受信部３１０は、路面状態分析装置５から送られた代表的な上下方向振動データを受信する。

路面状態情報提供装置３１はさらに、表示制御部３２０と、検出部３３０と、出力部３４０とを備えている（図６）。表示制御部３２０は、代表的な上下方向振動データに基づいて、地点Ｐにおける段差の凹凸情報を地図情報とともにタッチパネルに表示させる。

図９に示すように、タッチパネル９には、地点Ｐの表示を含む地図情報とともに、地点Ｐにおける段差の凹凸情報９１ａ及び９１ｂが表示されている。凹凸情報９１ａ及び９１ｂは、地点Ｐの表示領域の付近に表示されている。凹凸情報９１ａは、「凹凸大」という文字情報であり、段差による凹凸が比較的大きいことを示す。凹凸情報９１ｂは、地点Ｐにおける段差を通過した場合に想定される振動を表す波形情報である。この波形は、デフォルメ（又は簡略図化）されたものであってもよい。デフォルメ方法としては、周波数解析の結果、代表的な上下方向振動データのスペクトルの２０Ｈｚ以下だけを採用した波形を表示することができる。以上のように、表示される凹凸情報は、代表的な上下方向振動データを簡略図化したものである。

タッチパネル９には、地点Ｐ２における段差の凹凸情報９２ａ及び９２ｂが表示されている。凹凸情報９２ａ及び９２ｂは、地点Ｐ２の表示領域の付近に表示されている。凹凸情報９２ａは、「凹凸小」という文字情報であり、段差による凹凸が比較的小さいことを示す。凹凸情報９２ｂは、地点Ｐ２における段差を通過した場合に想定される振動を表す波形情報である。凹凸情報９２ｂの波形の振幅は、凹凸情報９１ｂの波形の振幅に比べて小さい。

タッチパネル９には、地点Ｐ３における段差の凹凸情報９３ａが地点Ｐ３の表示領域の付近に表示されている。凹凸情報９３ａは、「要注意」という文字情報である。

検出部３３０は、タッチパネル９上の、地点Ｐの表示領域への接触動作を検出することができるように構成されている。検出部がこの接触動作を検出した場合、出力部３４０は、地点Ｐにおける段差の凹凸情報に応じた音を出力する。この音が出力される時間は、接触動作が検出されてから２秒間とすることができる。また、この音の出力は、前記代表的な上下方向振動データのスペクトルの１００Ｈｚ以下を採用することにより行うこともできる。

波形のデフォルメの方法として、図１０（ａ）に示すように、代表的な上下方向振動データをブロック化することもできる。この表示は、表示制御部３２０によりなされる。

さらに、凹凸情報９２ｂの波形を表す線を、図１０（ｂ）に示すように太線としてもよい。あるいは、同図（ｃ）にイメージとして示すように、凹凸情報９２ｂの表示が揺れるようにしてもよい。凹凸情報９２ｂを点滅表示させることもできる。色彩を変化させてもよい。以上の表示は、表示制御部３２０によりなされる。

同図（ｄ）〜（ｆ）に示すように、凹凸情報に応じた、ドライバーに減速を促す情報を表示してもよい。同図（ｄ）では、比較的大きい段差を表す波形情報に重ねてドライバーに減速を強く促す右肩下がりの矢印９４ａが表示されている。同図（ｅ）では、比較的小さい段差を表す波形情報に重ねてドライバーに減速を比較的弱く促す右肩下がりの矢印９４ｂが表示されている。矢印９４ｂの傾きの角度は、矢印９４ａの傾きの角度に比べて小さい。同図（ｆ）では、比較的小さい段差を表す波形情報に重ねてドライバーに減速を強く促す右肩下がりの矢印９４ｃが表示されている。

上記のような路面状態分析システムによれば、ある地点を通過した車両の振動データから、車格を考慮して当該位置の路面状態を分析することができる。その分析結果すなわち路面の凹凸情報は、路面状態情報提供装置３１により、第２の車両３のドライバーに提供される。第２の車両３のドライバーは、路面の凹凸情報を直感的に認識することができる。

前述した路面状態分析システムの機能的構成及び物理的構成は、前述の態様に限られるものではなく、例えば、各機能や物理資源を統合して実装したり、逆に、さらに分散して実装したりすることも可能である。

以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。

１ 路面状態分析システム

２ 第１の車両
２１ 振動検出部
２２ 速度センサ
２３ 車両位置取得部
２４ 車格データ記憶部
２５ 送信部

３ 第２の車両
３１ 路面状態情報提供装置
３１０ 受信部
３２０ 表示制御部
３３０ 検出部
３４０ 出力部

４ ネットワーク

５ 路面状態分析装置
５１ 収集部
５２ 変換部
５３ 平均化部
５４ 正規化部
５５ 送信部

Claims (5)

1. 路面状態分析装置と路面状態情報提供装置とを備えた路面状態分析システムであって、
   前記路面状態分析装置は、ある地点を通過した複数の車両からの前記地点における車両上下方向振動の変位を表す振動データを、代表的な上下方向振動データに加工するものであり、
   前記路面状態情報提供装置は、
   前記路面状態分析装置から前記地点における前記代表的な上下方向振動データを受信する受信部と、
   前記受信部が受信した前記地点における前記代表的な上下方向振動データに基づいて、前記地点における段差の凹凸情報を地図情報とともにタッチパネルに表示させる表示制御部と
   を備え、前記地点における段差の凹凸情報は、前記代表的な上下方向振動データを簡略図化したものである、路面状態分析システム。
2. 前記簡略図化は、前記代表的な上下方向振動データのスペクトルの２０Ｈｚ以下を採用することによりなされるものである、請求項１に記載の路面状態分析システム。
3. 前記簡略図化は、前記代表的な上下方向振動データのブロック化である、請求項１に記載の路面状態分析システム。
4. 前記路面状態情報提供装置はさらに、
   前記表示制御部により表示された前記タッチパネル上の前記地点の表示領域への接触動作を検出する検出部と、
   前記検出部が前記接触動作を検出した場合に、前記凹凸情報に応じた音を出力する出力部と
   を備えている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の路面状態分析システム。
5. 前記出力部による音の出力は、前記代表的な上下方向振動データのスペクトルの１００Ｈｚ以下を採用することによりなされるものである、請求項４に記載の路面状態分析システム。

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