JP2020201096A - 速度計測装置、合流支援装置、処理装置、処理方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
このため、合流区間における運転操作を支援するシステムは、本線車両の速度を的確に特定する必要がある。
しかし、このような計測方法では、各レーザスキャナのサンプリング周期が、レーザの一走査の周期以上となるため、速度の計測誤差が大きい。
このため、速度計測装置は、第一レーザスキャナによる一度の走査で第一距離と第二距離とを取得できるので、第一レーザの走査周期以下の分解能で車両の速度を取得することができる。
したがって、速度計測装置は、速度の計測誤差を小さくできる。
このため、速度計測装置は、車両の車線幅方向の走行位置にかかわらず、車両の速度を取得することができる。
このため、速度計測装置は、路側や道路上等に構造物があっても、車両の速度を取得することができる。
このため、速度計測装置は、構造物や前の車両に影響されず、車両の速度を取得することができる。
このため、各車両に高さの違いがあったり、車両の表面に窓があったりしても、速度計測装置は、車両の速度を取得することができる。
このため、各車両に高さの違いがあったり、車両の表面に窓があったりしても、速度計測装置は、車両の速度を取得することができる。
このため、車線の延びる方向における車両の速度変化を捉えることができる。
このため、合流支援装置は、第一レーザスキャナによる一度の走査で第一距離と第二距離とを取得できるので、第一レーザの走査周期以下の分解能で車両の速度を取得することができる。
したがって、合流支援装置は、速度の計測誤差を小さくでき、精度の高い合流支援を行うことができる。
このため、処理装置は、第一レーザの走査周期以下の分解能で車両の速度を取得することができる。
したがって、処理装置は、速度の計測誤差を小さくできる。
このため、処理方法は、第一レーザスキャナによる一度の走査で第一距離と第二距離とを取得できるので、第一レーザの走査周期以下の分解能で車両の速度を取得することができる。
したがって、処理方法は、速度の計測誤差を小さくできる。
このため、速度計測装置は、第一レーザスキャナによる一度の走査で第一距離と第二距離とを取得できるので、第一レーザの走査周期以下の分解能で車両の速度を取得することができる。
したがって、速度計測装置は、速度の計測誤差を小さくできる。
第一実施形態に係る速度計測装置について、図面を参照しながら説明する。
本実施形態の速度計測装置20は、合流支援システム1に含まれる装置である。
図1に示すように、合流支援システム1は、合流支援装置10と、車両(合流車両V2)に搭載される車載器V2aと、を備える。
本実施形態に係る合流支援装置10は、道路(高速道路等)の本流車線L1に合流車線L2が合流する合流区間の周辺に設置される。
以下の説明において、本流車線L1を走行する車両を「本線車両V1」、合流車線L2を走行する車両を「合流車両V2」とも表記する。
図1において、各車両は矢印に示す方向に走行している。
例えば、本実施形態に係る合流車両V2は、自動運転車両であってもよい。
例えば、速度計測装置20は、本流車線L1と合流車線L2との合流点JCTの上流において、本流車線L1の路側に設けられてもよい。
例えば、合流支援装置10は、合流車線L2と合流車線との合流点JCTの路側に、本線車両V1の速度を取得する速度計測装置20をさらに備えてもよい。
例えば、路側無線機40は、合流支援情報を、合流車線L2を走行する合流車両V2に搭載された車載器V2aに送信して、ドライバー等へ通知してもよい。
例えば、路側無線機と車載器V2aとは、狭域通信(Dedicated Short Range Communications:DSRC)技術に基づく無線通信を行ってもよい。
例えば、路側無線機40は、合流支援情報を、合流車線L2を車載器V2aに送信して通知するほか、路側に立てた表示板等へ送信して表示や音声で通知してもよい。
図2に示すように、速度計測装置20は、第一レーザスキャナ21と、処理装置22と、を備える。
例えば、速度計測装置20は、本流車線L1を走行する本線車両V1や合流車線L2を走行する合流車両V2といった車線L0を走行する車両V0の速度を取得してもよい。
特に車両V0が進行する方向を+X方向、車線L0から路側LSを向く方向を+Y方向、上方向を+Z方向ともいう。
なお、+X方向は下流、−X方向は上流ともいう。
第一レーザスキャナ21は、車線L0の延びる方向に第一レーザLB1を走査して車両V0の表面との距離を計測することができる。
第一レーザスキャナ21は、走査面内で第一レーザLB1を走査周期TSで繰り返し走査する。
第一レーザスキャナ21は、第一レーザLB1を車両V0の表面に投光し、第一レーザLB1の車両V0の表面における反射光(散乱光)を受光して、各走査位置において、第一レーザスキャナ21と、第一レーザLB1の反射位置(散乱位置)との距離を計測する。
例えば、第一レーザスキャナ21は、第一レーザスキャナ21にいちばん近い車両V0の角部との距離を計測してもよい。
さらに、第一レーザスキャナ21は、水平面内で第一レーザLB1を走査してもよい。
車両V0が二輪車(バイク)を含む場合、水平走査(水平面内で第一レーザLB1を走査)すると、第一レーザLB1を走査する高さによっては、第一レーザLB1の通り抜けが発生する可能性がある。このような場合、例えば、第一レーザスキャナ21は、0.7m〜0.8mの高さで水平走査してもよい。
例えば、第一レーザスキャナ21は、回転中心C0を中心として、扇状に第一レーザLB1を走査してもよい。
例えば、第一レーザスキャナ21は、計測する距離として、各走査位置における車両V0の表面と第一レーザLB1の回転中心C0との距離とを計測してもよい。
例えば、第一レーザスキャナ21は、各距離を計測した時刻を特定してもよい。
例えば、第一レーザスキャナ21は、第一レーザLB1として、赤外線領域のレーザを投光し、赤外線領域のレーザの反射光を受光して距離を計測してもよい。
例えば、走査位置とは、第一レーザスキャナ21が、第一レーザスキャナ21から車線L0の延びる方向に対し垂直に車線L0を横切る方向を0度としたときの走査方向の角度を意味する。
処理装置22は、CPU31を備える。
図3に示すように、CPU31は、第一情報取得部221と、第二情報取得部222と、速度取得部223と、を機能的に備える。
例えば、第一情報取得部221は、第一距離DS1として、第一走査位置θ1における車両V0の表面と第一レーザLB1の回転中心C0との距離を取得してもよい。
例えば、第一情報取得部221は、第一レーザスキャナ21から車両V0のボディの走査面内の各箇所との距離を連続して取得してもよい。その際、第一情報取得部221は、走査面の各走査位置における距離から車両V0の輪郭を取得し、車両V0の輪郭から車両V0のボディの特定位置SP(例えば、車両V0のボディの左前縁部)における第一走査位置θ1と、第一距離DS1と、を取得してもよい。
例えば、第一情報取得部221は、第一レーザスキャナ21が第一距離DS1を計測した時刻TM1を取得してもよい。
例えば、第二情報取得部222は、第二距離DS2として、第二走査位置θ2における車両V0の表面と第一レーザLB1の回転中心C0との距離を取得してもよい。
例えば、第二情報取得部222は、第一レーザスキャナ21から車両V0のボディの走査面内の各箇所との距離を連続して取得してもよい。その際、第二情報取得部222は、走査面の各走査位置における距離から車両V0の輪郭を取得し、車両V0の輪郭から車両V0のボディの特定位置SP(例えば、車両V0のボディの左前縁部)における第二走査位置θ2と、第二距離DS2と、を取得してもよい。
例えば、第二情報取得部222は、第一レーザスキャナ21が第二距離DS2を計測した時刻TM2を取得してもよい。
例えば、第一情報取得部221が、第一レーザスキャナ21の1回目の走査において、第一走査位置θ1と第一距離DS1とを取得した場合、第二情報取得部222は、第一レーザスキャナ21の10回目の走査において、第二走査位置θ2と第二距離DS2とを取得してもよい。
例えば、速度取得部223は、以下のように車両V0の速度VVを取得してもよい。
また、速度取得部223は、第一距離DS1を計測した時刻TM1と、第二距離DS2を計測した時刻TM2と、を取得する。
また、速度取得部223は、第一走査位置θ1と第一距離DS1とから、車線L0の延びる方向の車両V0との距離DL1=DS1・sin(θ1)を求める。
また、速度取得部223は、第二走査位置θ2と第二距離DS2とから、車線L0の延びる方向の車両V0との距離DL2=DS2・sin(θ2)を求める。
これにより、速度取得部223は、速度VV=(DL2−DL1)/(TM2−TM1)を取得する。
本実施形態の処理装置22の動作について説明する。
処理装置22の動作は、本実施形態の処理方法に相当する。
本実施形態によれば、第一レーザスキャナ21は、車線L0の延びる方向に第一レーザLB1を走査するため、車線L0を走行する車両V0を、車線L0の延びる方向の任意の位置において、第一距離DS1と第二距離DS2とを取得できる。
このため、速度計測装置20は、第一レーザスキャナ21による一度の走査で第一距離DS1と第二距離DS2とを取得できるので、第一レーザLB1の走査周期以下の分解能で車両V0の速度VVを取得することができる。
したがって、速度計測装置20は、速度VVの計測誤差を小さくできる。
また、合流支援装置10は、速度VVの計測誤差を小さくでき、精度の高い合流支援を行うことができる。
この場合、各レーザスキャナS1−1、S1−2のサンプリング周期は、レーザの高さ方向の走査周期以上となる。
このため、各レーザスキャナS1−1、S1−2が、今回の走査においてちょうど車両の先頭を検出できる場合と、前回の走査直後に既に車両の先頭が通過してしまう場合が発生してしまう。このため、今回の走査においてちょうど車両の先頭を検出できる場合と前回の走査直後に既に車両の先頭が通過してしまう場合とで、図5に示すように、センシング時の車両の位置が異なってしまうことがある。
この結果、測定される速度の誤差が大きくなってしまうことがある。
例えば、図6に示すように、レーザスキャナS1−1とレーザスキャナS1−2との間隔(センサ間隔)が5mにおいて、100km/hの車両を計測誤差5.00km/h以下で計測することは難しい。
ただし、第一レーザスキャナ21自身の計測誤差があるため、速度計測装置20においても速度の計測誤差はある。
例えば、第一レーザスキャナ21の距離の典型的な計測誤差(例えば計測誤差±25mm)を、図7に示すように、車両進行方向(車線の延びる方向)の計測誤差に分解して、車両V0の速度VVの計測誤差を試算した結果を図8に示す。
図8には、100km/hの車両V0の速度VVを計測誤差(速度誤差)5.00km/h以下で計測できることが示されるように、比較例に比べて速度計測装置20は、車両V0の速度の計測誤差を小さくできる。
図8の表の上側は、車両V0の右縁部(右前縁部)との距離を測定した場合を示す。
図8の表の下側は、車両V0の左縁部(左前縁部)との距離を測定した場合を示す。
図8において、誤差最小DLminは、10回走査の間の車両V0の車線L0の延びる方向の移動距離DLを第一レーザスキャナ21で計測したときに、計測誤差を含む計測値の最小値を示す(図9参照)。
図8において、速度誤差は、(DLmax−DL)/(10TS)と、(DLmin−DL)/(10TS)とのうち、大きい方を示す。
このため、速度計測装置20は、車両V0の車線幅方向の走行位置にかかわらず、車両V0の速度VVを取得することができる。
第二実施形態に係る速度計測装置について、図面を参照しながら説明する。
図10に示すように、第二実施形態では、第一実施形態において、第一レーザスキャナ21は、路面SRDと交わる走査面PSC内で第一レーザLB1を走査する。
例えば、第一実施形態の水平面内で第一レーザLB1を走査する場合に比べて、本実施形態の第一レーザスキャナ21は、高い位置に設置されてもよい。
このため、路側や道路上等に構造物STRがあっても、速度計測装置20は、車両V0の速度VVを取得することができる。
また、走査面PSCが路面SRDと交わるため、第一レーザスキャナ21は、車両V0を見下ろすように第一レーザLB1を投光して距離を計測する。
したがって、第一レーザスキャナ21は、第一レーザLB1が反射しにくい車両V0の窓などを避けて計測できる一方で、第一レーザLB1が反射しやすい車両V0のボンネット部分等を計測することができる。
第三実施形態に係る速度計測装置について、図面を参照しながら説明する。
図11に示すように、第三実施形態では、第一又は第二実施形態において、速度計測装置20は、第二レーザスキャナ23と、第三レーザスキャナ24と、をさらに備える。
第三レーザスキャナ24は、第二レーザLB2より下流側であって車線L0を横切る第三レーザLB3を高さ方向に走査して、車両V0の表面との距離を計測可能である。
例えば、処理装置22は、第二レーザスキャナ23と第三レーザスキャナ24との車線の延びる方向の距離と、各レーザスキャナが走行する車両V0を検知する時刻の時間差と、から車両V0の速度VVを取得してもよい。
また、第一レーザスキャナ21からみて、先行する車両V0に後続の車両V0の先頭が隠れることにより、先行する車両V0と後続の車両V0を分離できないことがある。この場合、速度計測装置20は、先行する車両V0と後続の車両V0との各速度VVを取得できない。
このような場合において、本実施形態の速度計測装置20は、第二レーザスキャナ23及び第三レーザスキャナ24の計測により、車両V0の速度VVを取得することができる。
このため、速度計測装置20は、構造物や前の車両に影響されず、車両V0の速度VVを取得することができる。
このため、車両V0の車線L0の幅方向における走行位置によっては、第一レーザスキャナ21で車両V0を捉えることができない場合がある。
このような場合でも、本実施形態の速度計測装置20は、第二レーザスキャナ23及び第三レーザスキャナ24の計測により、車両V0の速度VVを取得することができる。
第四実施形態に係る速度計測装置について、図面を参照しながら説明する。
第四実施形態では、第一又は第二実施形態において、速度計測装置20は、高さ方向に、第一レーザスキャナ21を複数備える。
例えば、各第一レーザスキャナ21は、水平面内で第一レーザLB1を走査してもよい。
例えば、図12に示すように、速度計測装置20は、上から順に、第一レーザスキャナ21a、第一レーザスキャナ21b、第一レーザスキャナ21c、及び第一レーザスキャナ21dを備えてもよい。
一般に、車線L0を走行する車両V0は、トラック、乗用車、バイクなどの様々な車両であるため、車両V0の高さやセンシング困難な窓位置がバラバラである。
図12に示すように、車両V0(乗用車)の場合、車両V0の高さが低いため、第一レーザスキャナ21aで距離を計測することができない。また、車両V0(乗用車)の窓の高さに当たるため、第一レーザスキャナ21b及び第一レーザスキャナ21cで距離を計測することができない。
このような場合でも、速度計測装置20は、第一レーザスキャナ21dで距離を計測することができるため、車両V0の速度VVを取得することができる。
このような場合でも、速度計測装置20は、第一レーザスキャナ21c及び第一レーザスキャナ21dで距離を計測することができるため、車両V0の速度VVを取得することができる。
第五実施形態に係る速度計測装置について、図面を参照しながら説明する。
第五実施形態では、第一又は第二実施形態において、第一レーザスキャナ21が高さ方向に第一レーザLB1をさらに走査する。
速度計測装置20は、各走査面PSCにおいて速度VVを取得する。
例えば、MEMS技術と組み合わせることにより、高さ方向に第一レーザLB1をさらに走査してもよい。
例えば、図13に示すように、第一レーザスキャナ21は、水平面に対し、異なる角度をなす4つの走査面PSCにおいて、車両V0との距離を計測する。
また、本実施形態によれば、第一レーザスキャナ21は、高さ方向の傾きの異なる各走査面PSCにおいて、車両V0の表面との距離を計測できる。
このため、各車両V0に高さの違いがあったり、車両V0の表面の任意の位置に窓があったりしても、速度計測装置20は、車両V0の速度VVを取得することができる。
第六実施形態に係る速度計測装置について、図面を参照しながら説明する。
第六実施形態では、第一から第五実施形態のいずれかの実施形態において、車線L0の延びる方向に第一レーザスキャナ21を複数備える。
各第一レーザスキャナ21は、車線L0を進行する車両V0に対し、車線L0の延びる方向の異なる位置において、車両V0と距離を計測する。
例えば、合流点JCTに近づくに連れて、各第一レーザスキャナ21の間隔が近づけられてもよい。
その際、速度計測装置20は、各第一レーザスキャナ21から車両V0と距離を取得し、車線L0の異なる位置における車両V0の速度VVとして、上流から順に速度VV1、速度VV2、及び速度VV3を取得する。
例えば、速度計測装置20は、速度VV1、速度VV2、及び速度VV3から速度変化を取得してもよい。
さらに、速度計測装置20は、速度変化と、速度VV1、速度VV2、及び速度VV3を取得した各時刻とから、車両V0の加速度を取得してもよい。
このため、車線L0の延びる方向における車両V0の速度変化を捉えることができる。
このため、本線車両V1の速度変化や、車線変更があった場合でも、各第一レーザスキャナ21で捉えた本線車両V1の情報を連携伝達することにより、合流支援装置10は、本線車両V1をトラッキングできる。
これにより、合流支援装置10は、本線車両V1の最新情報を提供できる。
なお、複数の第一レーザスキャナ21は、車両V0の挙動に合わせて、適度な間隔で間引き配置してもよい。
上述の実施形態では、第一レーザスキャナ21は、路側に設置されているが、第一距離DS1及び第二距離DS2を取得できれば、どのような位置に設置されてもよい。
変形例として、第一レーザスキャナ21は、車線L0の上方に設置されてもよい。その際、第一レーザスキャナ21は、上方から車線L0に向かって、第一レーザLB1を投光する。
記憶/再生装置33は、CD−ROM、DVD、フラッシュメモリ等の外部メディアへデータ等を記憶したり、外部メディアのデータ等を再生したりするための装置である。
IO I/F34は、処理装置22と他の装置との間で情報等の入出力を行うためのインタフェースである。
通信I/F35は、インターネット、専用通信回線等の通信回線を介して、他の装置との間で通信を行うインタフェースである。
10 合流支援装置
20 速度計測装置
21 第一レーザスキャナ
21a 第一レーザスキャナ
21b 第一レーザスキャナ
21c 第一レーザスキャナ
21d 第一レーザスキャナ
21p 第一レーザスキャナ
21q 第一レーザスキャナ
21r 第一レーザスキャナ
22 処理装置
23 第二レーザスキャナ
24 第三レーザスキャナ
30 支援情報生成部
32 メモリ
33 記憶/再生装置
34 IO I/F
35 通信I/F
40 路側無線機
221 第一情報取得部
222 第二情報取得部
223 速度取得部
C0 回転中心
DL 移動距離
DLmax 誤差最大
DLmin 誤差最小
DS1 第一距離
DS2 第二距離
JCT 合流点
L0 車線
L1 本流車線
L2 合流車線
LB1 第一レーザ
LB2 第二レーザ
LB3 第三レーザ
LS 路側
PSC 走査面
S1−1 レーザスキャナ
S1−2 レーザスキャナ
SP 特定位置
SRD 路面
STR 構造物
V0 車両
V1 本線車両
V2 合流車両
V2a 車載器
VV 速度
θ1 第一走査位置
θ2 第二走査位置
Claims (11)
- 車線の延びる方向に第一レーザを走査して車両の表面との距離を計測可能な第一レーザスキャナと、
前記第一レーザスキャナから、前記第一レーザの第一走査位置と、前記第一走査位置における前記距離である第一距離と、を取得する第一情報取得部と、
前記第一レーザスキャナから、前記第一走査位置よりも前記車線の延びる方向の下流側である前記第一レーザの第二走査位置と、前記第二走査位置における前記距離である第二距離と、を取得する第二情報取得部と、
前記第一走査位置と、前記第一距離と、前記第二走査位置と、前記第二距離と、に基づいて、前記車両の速度を取得する速度取得部と、を備える速度計測装置。 - 前記第一レーザスキャナが、路面に沿う前記路面の上方の走査面内で前記第一レーザを走査する請求項1に記載の速度計測装置。
- 前記第一レーザスキャナが、路面と交わる走査面内で前記第一レーザを走査する請求項1に記載の速度計測装置。
- 前記車線を横切る第二レーザを高さ方向に走査して、前記車両の表面との距離を計測可能な第二レーザスキャナと、
前記第二レーザより下流側であって前記車線を横切る第三レーザを高さ方向に走査して、前記車両の表面との距離を計測可能な第三レーザスキャナと、をさらに備える請求項1から3のいずれか一項に記載の速度計測装置。 - 高さ方向に、前記第一レーザスキャナを複数備える請求項1から3のいずれか一項に記載の速度計測装置。
- 前記第一レーザスキャナが、高さ方向に前記第一レーザをさらに走査する請求項1から3のいずれか一項に記載の速度計測装置。
- 前記車線の延びる方向に前記第一レーザスキャナを複数備える請求項1から6のいずれか一項に記載の速度計測装置。
- 請求項1から7のいずれか一項に記載の速度計測装置で取得された前記速度に基づいて、本流車線上における本線車両の位置を示す合流支援情報を生成する支援情報生成部と、
前記合流支援情報を送信する路側無線機と、
を備える合流支援装置。 - 車線の延びる方向に第一レーザを走査して車両の表面との距離を計測可能な第一レーザスキャナから、前記第一レーザの第一走査位置と、前記第一走査位置における前記距離である第一距離と、を取得する第一情報取得部と、
前記第一レーザスキャナから、前記第一走査位置よりも前記車線の延びる方向の下流側である前記第一レーザの第二走査位置と、前記第二走査位置における前記距離である第二距離と、を取得する第二情報取得部と、
前記第一走査位置と、前記第一距離と、前記第二走査位置と、前記第二距離と、に基づいて、前記車両の速度を取得する速度取得部と、を備える処理装置。 - 車線の延びる方向に第一レーザを走査して車両の表面との距離を計測可能な第一レーザスキャナから、前記第一レーザの第一走査位置と、前記第一走査位置における前記距離である第一距離と、を取得するステップと、
前記第一レーザスキャナから、前記第一走査位置よりも前記車線の延びる方向の下流側である前記第一レーザの第二走査位置と、前記第二走査位置における前記距離である第二距離と、を取得するステップと、
前記第一走査位置と、前記第一距離と、前記第二走査位置と、前記第二距離と、に基づいて、前記車両の速度を取得するステップと、を含む処理方法。 - 速度計測装置のコンピュータに、
車線の延びる方向に第一レーザを走査して車両の表面との距離を計測可能な第一レーザスキャナから、前記第一レーザの第一走査位置と、前記第一走査位置における前記距離である第一距離と、を取得するステップと、
前記第一レーザスキャナから、前記第一走査位置よりも前記車線の延びる方向の下流側である前記第一レーザの第二走査位置と、前記第二走査位置における前記距離である第二距離と、を取得するステップと、
前記第一走査位置と、前記第一距離と、前記第二走査位置と、前記第二距離と、に基づいて、前記車両の速度を取得するステップと、を実行させるプログラム。
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JP2019107354A JP7329970B2 (ja) | 2019-06-07 | 2019-06-07 | 速度計測装置、合流支援装置、処理装置、処理方法、及びプログラム |
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JP2019107354A JP7329970B2 (ja) | 2019-06-07 | 2019-06-07 | 速度計測装置、合流支援装置、処理装置、処理方法、及びプログラム |
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