JP2021144354A

JP2021144354A - 車両検知システムおよび車両検知方法

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Publication number: JP2021144354A
Application number: JP2020041366A
Authority: JP
Inventors: 圭亮廣瀬; Keisuke Hirose
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-03-10
Filing date: 2020-03-10
Publication date: 2021-09-24
Anticipated expiration: 2040-03-10
Also published as: JP7329469B2

Abstract

【課題】スマートインターチェンジにおいて車両検知器が用いられる従来方法とは異なる方法で車両を検知できるようにする。
【解決手段】車線監視カメラ１０１が、第１ゲートを通行する車両を各時刻に撮影する。映像解析部１１２が、各時刻の監視映像を解析することによって、前記第１ゲートを通行する前記車両の各時刻における位置を推定する。路側アンテナ１２８が、第２ゲートへの通路と退出ゲートへの通路との分岐箇所に設けられ前記第１ゲートを通過した前記車両の車載器から発信されるアップリンク信号の電波を各時刻に検出する。電波解析部１２２が、各時刻に検出される電波を解析することによって、前記第２ゲートまたは前記退出ゲートを通行する前記車両の各時刻における位置を推定する。
【選択図】図１

Description

本開示は、スマートインターチェンジにおける車両検知に関するものである。

ＥＴＣ車線を通行する車両を検知するために、車両検知器が設置されている。
ＥＴＣ車線において、車両の位置が車両検知器を用いて検知される。そして、車両の位置に基づいて、車載器との無線通信および発進制御機の開閉バーが制御される。
ＥＴＣは、電子料金収受システムの略称である。なお、「ＥＴＣ」は登録商標である。

特許文献１は、料金所の入口と料金所の出口とのそれぞれに設けられた車両検知器によって料金所の入口と料金所の出口とのそれぞれで車両が検知されるシステムが開示されている。

特開２０１５−４１３５０号公報

車両検知器は、センサ面が覆われてしまうと車両を正しく検知できない。例えば、降雪時には、センサ面が雪で覆われてしまうことがある。その場合、車両検知器は車両を正しく検知できない。
車両が正しく検知されないと、車載器との無線通信および発進制御機の開閉バーが正しく制御されない。

本開示は、スマートインターチェンジにおいて車両検知器が用いられる従来方法とは異なる方法で車両を検知できるようにすることを目的とする。

本開示の車両検知システムは、
スマートインターチェンジを通行する車両を検知するシステムである。
前記スマートインターチェンジは、路側無線装置と前記車両の車載器との間で無線通信が行われる第１ゲートと、前記第１ゲートの先に位置する第２ゲートと、前記第１ゲートを通過した車両が退出するための退出ゲートと、を有する。
前記車両検知システムは、
前記第１ゲートに設けられ前記第１ゲートを通行する前記車両を各時刻に撮影する車線監視カメラと、
各時刻の撮影によって得られる各時刻の監視映像を解析する映像解析によって、前記第１ゲートを通行する前記車両の各時刻における位置を推定する映像解析部と、
前記第２ゲートへの通路と前記退出ゲートへの通路との分岐箇所に設けられ前記第１ゲートを通過した前記車両の前記車載器から発信されるアップリンク信号の電波を各時刻に検出する路側アンテナと、
各時刻に検出される電波を解析する電波解析によって、前記第２ゲートまたは前記退出ゲートを通行する前記車両の各時刻における位置を推定する電波解析部と、を備える。

本開示によれば、スマートインターチェンジにおいて車両検知器が用いられる従来方法とは異なる方法で車両を検知することができる。

実施の形態１における車両検知システム１００の構成図。実施の形態１におけるスマートインターチェンジ２００の構成図。実施の形態１における車両検知方法（映像解析）のフローチャート。実施の形態１における車両検知方法（映像解析）の説明図。実施の形態１における車両検知方法（電波解析）のフローチャート。実施の形態１における車両検知方法（電波解析）の説明図。

実施の形態および図面において、同じ要素または対応する要素には同じ符号を付している。説明した要素と同じ符号が付された要素の説明は適宜に省略または簡略化する。図中の矢印はデータの流れ又は処理の流れを主に示している。

実施の形態１．
車両検知システム１００について、図１から図６に基づいて説明する。

車両検知システム１００は、スマートインターチェンジにおいて車両検知器の代替となるシステムである。
車両検知器によって車両を検知することができない場合、車両検知器の代わりに車両検知システム１００を用いて車両が検知される。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１に基づいて、車両検知システム１００の構成を説明する。
車両検知システム１００は、車線監視カメラ１０１と、映像解析装置１１０と、電波解析装置１２０と、車線サーバ１３０と、を備える。

車線監視カメラ１０１と映像解析装置１１０と電波解析装置１２０と車線サーバ１３０は、ネットワーク１０９を介して互いに通信する。
ネットワーク１０９は、通信用のネットワークである。ネットワーク１０９の種類は、有線と無線とのいずれであってもよい。

車線監視カメラ１０１は、スマートインターチェンジに設けられるカメラである。

映像解析装置１１０は、処理回路１１１と通信装置１１９とを備える。
処理回路１１１は、映像解析部１１２を実現するハードウェアである。処理回路１１１と映像解析部１１２とのそれぞれについて後述する。
通信装置１１９は、車線監視カメラ１０１と車線サーバ１３０と通信するハードウェアである。車線監視カメラ１０１について後述する。

電波解析装置１２０は、処理回路１２１と路側アンテナ１２８と通信装置１２９とを備える。
処理回路１２１は、電波解析部１２２を実現するハードウェアである。処理回路１２１と電波解析部１２２とのそれぞれについて後述する。
路側アンテナ１２８は、スマートインターチェンジに設けられるアンテナである。
通信装置１２９は、車線サーバ１３０と通信するハードウェアである。

車線サーバ１３０は、処理回路１３１と通信装置１３９とを備える。
処理回路１３１は、車両管理部１３２を実現するハードウェアである。処理回路１３１と車両管理部１３２とのそれぞれについて後述する。
通信装置１３９は、映像解析装置１１０および電波解析装置１２０などと通信するハードウェアである。

処理回路（１１１、１２１、２３１）について説明する。
処理回路は、専用のハードウェアであってもよいし、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサであってもよい。
処理回路において、一部の機能が専用のハードウェアで実現されて、残りの機能がソフトウェアまたはファームウェアで実現されてもよい。

図２に基づいて、スマートインターチェンジ２００を説明する。
スマートインターチェンジ２００は、スマートインターチェンジの一例である。
スマートインターチェンジは、電子料金収受システム（ＥＴＣ）によって料金の徴収が行われるインターチェンジである。「ＥＴＣ」は登録商標である。

スマートインターチェンジ２００を通行する車両を「車両２０１」と称する。
車両２０１には、ＥＴＣ用の車載器が搭載されている。
車両２０１は、スマートインターチェンジ２００を通過することによって、高速道路、一般道路または商業施設などの各種施設へ入ることができる。施設への通路を「通行路」と称する。
車両２０１がスマートインターチェンジ２００に誤って進入した場合、車両２０１は、各種施設へ入る前にスマートインターチェンジ２００から退出することができる。退出のための通路を「退出路」と称する。

スマートインターチェンジ２００には、路側アンテナ２１１と、１つ以上の発進制御機（２１２Ｆ、２１２Ｓ、２１２Ｌ）と、１つ以上の車両検知器（２１３Ａ〜２１３Ｅ）が設けられている。これらは従来のスマートインターチェンジにおける設備と同じである。

路側アンテナ２１１は、路側無線装置のアンテナである。
路側無線装置は、路側アンテナ２１１を用いて、車両２０１の車載器と無線通信を行う。

各発進制御機（２１２Ｆ、２１２Ｓ、２１２Ｌ）は発進制御用の開閉バーを備える。そして、各発進制御機は、開閉バーを動作させることによってゲートを開閉する。
発進制御機２１２Ｆによって開閉されるゲートを「第１ゲート」と称する。
第１ゲートは、路側無線装置と車両２０１の車載器との間で無線通信が行われるゲートである。第１ゲートにおいて、ＥＴＣによる料金の徴収が行われる。
発進制御機２１２Ｓによって開閉されるゲートを「第２ゲート」と称する。
第２ゲートは、第１ゲートの先に位置する。
発進制御機２１２Ｌによって開閉されるゲートを「退出ゲート」と称する。
退出ゲートは、第１ゲートを通過した車両２０１がスマートインターチェンジ２００から退出するためのゲートである。
第１ゲートと第２ゲートは通行路に設けられ、第３ゲートは退出路に設けられる。

各車両検知器（２１３Ａ〜２１３Ｅ）は、投光側検知器と受光側検知器とを備える。そして、各車両検知器は、投光側検知器と受光側検知器との間の遮光を検出することによって、投光側検知器と受光側検知器との間に通行する車両２０１を検知する。
車両検知器２１３Ａは、スマートインターチェンジ２００の入口に設けられ、スマートインターチェンジ２００に進入する車両２０１を検知する。
車両検知器２１３Ｂは、第１ゲートの手前に設けられ、第１ゲートに着いた車両２０１を検知する。
車両検知器２１３Ｃは、第１ゲートの後ろに設けられ、第１ゲートを通過する車両２０１を検知する。
車両検知器２１３Ｄは、第２ゲートに設けられ、第２ゲートを通過する車両２０１を検知する。
車両検知器２１３Ｅは、退出ゲートに設けられ、退出ゲートを通過する車両２０１を検知する。

スマートインターチェンジ２００には、通信開始装置２１４および路側表示器２１５が設けられている。これらは従来のスマートインターチェンジにおける設備と同じである。
通信開始装置２１４は、第１ゲートの手前に設けられ、路側無線装置と車両２０１の車載器との間の通信の開始を制御する。但し、高速道路の利用者は、手動で通信を開始することができる。
路側表示器２１５は、第１ゲートの先に設けられ、各種情報を表示する。例えば、路側表示器２１５は、誤って進入した車両２０１を退出路へ誘導するメッセージを表示する。

スマートインターチェンジ２００には、車線監視カメラ１０１が設けられている。
車線監視カメラ１０１は、第１ゲートに設けられ、第１ゲートを通行する車両２０１を各時刻に撮影する。
車線監視カメラ１０１は、従来のスマートインターチェンジにおける設備と同じである。但し、車線監視カメラ１０１は、車両検知システム１００によって利用される。

スマートインターチェンジ２００には、電波解析装置１２０の路側アンテナ１２８が設けられている。
路側アンテナ１２８は、第２ゲートと退出ゲートとに対して共通に設けられている。具体的には、路側アンテナ１２８は、通行路と退出路との分岐箇所に設けられている。
車両２０１は、第１ゲートを通過して第２ゲートまたは退出ゲートを通行する。
路側アンテナ１２８は、第１ゲートを通過した車両２０１の車載器から発信されるアップリンク信号の電波を各時刻に検出する。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
車両検知システム１００の動作の手順は車両検知方法に相当する。
車両検知器（２１３Ａ〜２１３Ｅ）を用いる従来方法によって車両２０１が正しく検知されない場合に、車両検知システム１００による車両検知方法が実施される。
従来方法から車両検知システム１００による車両検知方法への切り替えは、収受員によって行われる。収受員は、車両検知器が正しく機能しない場合に従来方法から車両検知システム１００による車両検知方法への切り替えを行う。
例えば、降雪時には車両検知器のセンサ面が雪で覆われてしまう可能性がある。車両検知器のセンサ面が雪で覆われてしまうと、車両検知器は車両２０１を正しく検知できない。そこで、収受員は、降雪時に、従来方法から車両検知システム１００による車両検知方法への切り替えを行う。

図３および図４に基づいて、車両検知方法（映像解析）を説明する。
車両検知方法（映像解析）は、映像解析装置１１０によって車両２０１を検知して第１ゲートを開閉する方法である。

図３に基づいて、ステップＳ１１１からステップＳ１１３を説明する。ステップＳ１１１からステップＳ１１３は各時刻に実行される。

ステップＳ１１１において、車線監視カメラ１０１は、第１ゲートを通行する車両２０１を撮影する。
例えば、車線監視カメラ１０１は、第１ゲートに向かって進んできた車両２０１を撮影する。また、車線監視カメラ１０１は、第１ゲートに着いた車両２０１を撮影する。また、車線監視カメラ１０１は、第１ゲートを通過する車両２０１を撮影する。
車線監視カメラ１０１（図４参照）からの２つの点線は、車線監視カメラ１０１の撮影範囲を表している。

撮影によって得られる映像を「監視映像」と称する。
車線監視カメラ１０１は、監視映像を映像解析装置１１０へ送信する。
映像解析装置１１０において、映像解析部１１２は、通信装置１１９を用いて監視映像を受信する。

ステップＳ１１２において、映像解析部１１２は、監視映像を解析することによって、車両２０１の位置を推定する。
例えば、映像解析部１１２は、監視映像の中の車両２０１を検出する。映像に映っている各種物体はパターンマッチングなどの従来技術によって検出される。そして、映像解析部１１２は、監視映像おける車両２０１が映っている位置に基づいて、車線における車両２０１の位置を推定する。

推定された車両２０１の位置を「推定位置」と称する。
推定位置を示すデータを「推定位置データ」と称する。
映像解析部１１２は、通信装置１１９を用いて推定位置データを車線サーバ１３０へ送信する。
車線サーバ１３０において、車両管理部１３２は、通信装置１３９を用いて推定位置データを受信する。

ステップＳ１１３において、車両管理部１３２は、推定位置データに示される推定位置に基づいて車両管理を行う。
具体的には、車両管理部１３２は、無線通信制御と第１ゲートにおける発進制御との両方を行う。
無線通信制御は、無線通信装置と車両２０１の車載器との間で無線通信を行うための制御である。無線通信は、電波の発射によって開始され、電波の停止によって終了する。
第１ゲートにおける発進制御は、第１ゲートを開閉するための制御である。

例えば、車両管理部１３２は、推定位置に基づいて、車両２０１が第１ゲートに到着したと判定する。この場合、車両管理部１３２は、通信装置１３９を用いて無線通信命令を無線通信装置へ送信する。無線通信装置は、無線通信命令を受信し、路側アンテナ２１１を用いて車両２０１の車載器と無線通信を行う（図４参照）。
例えば、車両管理部１３２は、路側アンテナ２１１を用いて行う車載器との無線通信の結果に基づいて、車両２０１が第１ゲートに到着したと判定する。この場合、車両管理部１３２は、通信装置１３９を用いて開命令を発進制御機２１２Ｆへ送信する。発進制御機２１２Ｆは、開命令を受信し、開閉バーを動かすことによって第１ゲートを開く（図４参照）。
例えば、車両管理部１３２は、推定位置に基づいて、車両２０１が第１ゲートを通過したと判定する。この場合、車両管理部１３２は、通信装置１３９を用いて閉命令を発進制御機２１２Ｆへ送信する。発進制御機２１２Ｆは、閉命令を受信し、開閉バーを動かすことによって第１ゲートを閉じる。

図５および図６に基づいて、車両検知方法（電波解析）を説明する。
車両検知方法（電波解析）は、電波解析装置１２０によって車両２０１を検知して第２ゲートまたは退出ゲートを開閉する方法である。

図５に基づいて、ステップＳ２１１からステップＳ２１３を説明する。ステップＳ２１１からステップＳ２１３は各時刻に実行される。

ステップＳ２１１において、路側アンテナ１２８は、車両２０１の車載器から発信されるアップリンク信号の電波を検出する（図６参照）。

ステップＳ２１２において、電波解析部１２２は、検出された電波を解析する。
具体的には、電波解析部１２２は、電波の強さ（電力）と電波の到来方向を測定する。電波の強さと電波の到来方向を測定する方法は従来技術である。

そして、電波解析部１２２は、解析結果に基づいて車両２０１の位置を推定する。
車両２０１が近づくと電波が強まり、車両２０１が遠ざかると電波が弱まる。また、電波の到来方向に車両２０１が存在する。

推定された車両２０１の位置を「推定位置」と称する。
推定位置を示すデータを「推定位置データ」と称する。
電波解析部１２２は、通信装置１２９を用いて推定位置データを車線サーバ１３０へ送信する。
車線サーバ１３０において、車両管理部１３２は、通信装置１３９を用いて推定位置データを受信する。

ステップＳ２１３において、車両管理部１３２は、推定位置データに示される推定位置に基づいて車両管理を行う。
具体的には、車両管理部１３２は、第２ゲートまたは退出ゲートにおける発進制御を行う。
第２ゲートにおける発進制御は、第２ゲートを開閉するための制御である。
退出ゲートにおける発進制御は、退出ゲートを開閉するための制御である。

例えば、車両管理部１３２は、路側アンテナ１２８を用いて行う車載器との無線通信の結果に基づいて、車両２０１が第２ゲートに到着したと判定する。この場合、車両管理部１３２は、通信装置１３９を用いて開命令を発進制御機２１２Ｓへ送信する。発進制御機２１２Ｓは、開命令を受信し、開閉バーを動かすことによって第２ゲートを開く。
例えば、車両管理部１３２は、推定位置に基づいて、車両２０１が第２ゲートを通過したと判定する。この場合、車両管理部１３２は、通信装置１３９を用いて閉命令を発進制御機２１２Ｓへ送信する。発進制御機２１２Ｓは、閉命令を受信し、開閉バーを動かすことによって第２ゲートを閉じる。

例えば、車両管理部１３２は、路側アンテナ１２８を用いて行う車載器との無線通信の結果に基づいて、車両２０１が退出ゲートに到着したと判定する。この場合、車両管理部１３２は、通信装置１３９を用いて開命令を発進制御機２１２Ｌへ送信する。発進制御機２１２Ｌは、開命令を受信し、開閉バーを動かすことによって退出ゲートを開く。
例えば、車両管理部１３２は、推定位置に基づいて、車両２０１が退出ゲートを通過したと判定する。この場合、車両管理部１３２は、通信装置１３９を用いて閉命令を発進制御機２１２Ｌへ送信する。発進制御機２１２Ｌは、閉命令を受信し、開閉バーを動かすことによって退出ゲートを閉じる。

＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
車両検知システム１００において、（１）電波による車両移動検出と（２）映像解析による車両移動検出が導入される。
検出（１）では、現行の無線部とは別の無線部が、ＥＴＣ車載器のアップリンク通信時の電力を一定間隔で測定し、車両の位置を推定する。
検出（２）では、既存の車線監視カメラによって得られた映像が映像解析装置に入力され、映像解析装置が車両の位置を推定する。
降雪等のために車両検知器が正しく機能しない場合には、検出方式が車両検知器の使用から検出（１）（２）の併用へ切り替えられる。
これにより、車両検知器が機能しなくなっても車両移動検出を継続することが可能となる。その結果、車両検知器が機能しなくなっても車両管理を継続することが可能となる。

＊＊＊実施の形態１の補足＊＊＊
実施の形態１は、好ましい形態の例示であり、本開示の技術的範囲を制限することを意図するものではない。実施の形態１は、部分的に実施してもよいし、他の形態と組み合わせて実施してもよい。フローチャート等を用いて説明した手順は、適宜に変更してもよい。

映像解析部１１２は、映像解析装置１１０以外の装置によって実現されてもよい。
電波解析部１２２は、電波解析装置１２０以外の装置によって実現されてもよい。
車両管理部１３２は、車線サーバ１３０以外の装置によって実現されてもよい。
映像解析部１１２と電波解析部１２２と車両管理部１３２といった「部」は、「処理」または「工程」と読み替えてもよい。

１００車両検知システム、１０１車線監視カメラ、１０９ネットワーク、１１０映像解析装置、１１１処理回路、１１２映像解析部、１１９通信装置、１２０電波解析装置、１２１処理回路、１２２電波解析部、１２８路側アンテナ、１２９通信装置、１３０車線サーバ、１３１処理回路、１３２車両管理部、１３９通信装置、２００スマートインターチェンジ、２０１車両、２０２停止線、２１１路側アンテナ、２１２発進制御機、２１３車両検知器、２１４通信開始装置、２１５路側表示器。

Claims

スマートインターチェンジを通行する車両を検知する車両検知システムであり、
前記スマートインターチェンジは、路側無線装置と前記車両の車載器との間で無線通信が行われる第１ゲートと、前記第１ゲートの先に位置する第２ゲートと、前記第１ゲートを通過した車両が退出するための退出ゲートと、を有し、
前記車両検知システムは、
前記第１ゲートに設けられ前記第１ゲートを通行する前記車両を各時刻に撮影する車線監視カメラと、
各時刻の撮影によって得られる各時刻の監視映像を解析する映像解析によって、前記第１ゲートを通行する前記車両の各時刻における位置を推定する映像解析部と、
前記第２ゲートへの通路と前記退出ゲートへの通路との分岐箇所に設けられ前記第１ゲートを通過した前記車両の前記車載器から発信されるアップリンク信号の電波を各時刻に検出する路側アンテナと、
各時刻に検出される電波を解析する電波解析によって、前記第２ゲートまたは前記退出ゲートを通行する前記車両の各時刻における位置を推定する電波解析部と、
を備える車両検知システム。
前記映像解析によって推定された各時刻における前記車両の位置に基づいて前記第１ゲートを閉じ、前記電波解析によって推定された各時刻における前記車両の位置に基づいて前記第２ゲートまたは前記退出ゲートを閉じる車両管理部を備える
請求項１に記載の車両検知システム。
開閉するゲートを通行する車両の車載器から発信される電波を各時刻に検出する路側アンテナと、
各時刻に検出された電波を解析することによって、各時刻における前記車両の位置を推定する電波解析部と、
推定された各時刻における前記車両の位置に基づいて、前記ゲートを閉じる車両管理部と、
を備える車両検知システム。
前記路側アンテナは、通行路と退出路との分岐箇所に設けられ、
前記車両管理部は、推定された各時刻における前記車両の位置に基づいて、前記通行路のゲートまたは前記退出路のゲートを閉じる
請求項３に記載の車両検知システム。
スマートインターチェンジを通行する車両を検知する車両検知方法であり、
前記スマートインターチェンジは、路側無線装置と前記車両の車載器との間で無線通信が行われる第１ゲートと、前記第１ゲートの先に位置する第２ゲートと、前記第１ゲートを通過した車両が退出するための退出ゲートと、を有し、
車線監視カメラが、前記第１ゲートに設けられ前記第１ゲートを通行する前記車両を各時刻に撮影し、
映像解析部が、各時刻の撮影によって得られる各時刻の監視映像を解析する映像解析によって、前記第１ゲートを通行する前記車両の各時刻における位置を推定し、
路側アンテナが、前記第２ゲートへの通路と前記退出ゲートへの通路との分岐箇所に設けられ前記第１ゲートを通過した前記車両の前記車載器から発信されるアップリンク信号の電波を各時刻に検出し、
電波解析部が、各時刻に検出される電波を解析する電波解析によって、前記第２ゲートまたは前記退出ゲートを通行する前記車両の各時刻における位置を推定する
車両検知方法。
車両管理部が、前記映像解析によって推定された各時刻における前記車両の位置に基づいて前記第１ゲートを閉じ、前記電波解析によって推定された各時刻における前記車両の位置に基づいて前記第２ゲートまたは前記退出ゲートを閉じる
請求項５に記載の車両検知方法。
路側アンテナが、開閉するゲートを通行する車両の車載器から発信される電波を各時刻に検出し、
電波解析部が、各時刻に検出された電波を解析することによって、各時刻における前記車両の位置を推定し、
車両管理部が、推定された各時刻における前記車両の位置に基づいて、前記ゲートを閉じる
車両検知方法。
前記路側アンテナは、通行路と退出路との分岐箇所に設けられ、
前記車両管理部は、推定された各時刻における前記車両の位置に基づいて、前記通行路のゲートまたは前記退出路のゲートを閉じる
請求項７に記載の車両検知方法。