JP2739737B2 - 路面状態識別装置 - Google Patents

路面状態識別装置

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JP2739737B2 JP63240863A JP24086388A JP2739737B2 JP 2739737 B2 JP2739737 B2 JP 2739737B2 JP 63240863 A JP63240863 A JP 63240863A JP 24086388 A JP24086388 A JP 24086388A JP 2739737 B2 JP2739737 B2 JP 2739737B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は,路面状態を乾燥,湿潤,積雪または凍結
などに識別する装置に関する。
道路の凍結,積雪などによる交通障害に対し的確な対
策を施して運転者の安全を確保することは,交通システ
ム管理において非常に重大な問題であり,適切な対策を
講ずるためには迅速かつ正確に路面状態を把握すること
が必要である。
発明の概要 この発明は,乾燥,湿潤,積雪,凍結という路面状態
のうち所望の状態を識別可能な装置を提供することを目
的とする。
この発明による路面状態識別装置は,乾燥,湿潤,積
雪および凍結の中から選択された少なくとも1つの識別
すべき路面状態に応じて,可視乱反射光のレベルを検知
する手段,赤外乱反射光のレベルを検知する手段,路面
温度を検知する手段および可視正反射光のレベルを検知
する手段の中から選択された少なくとも1つの検知手
段,識別すべき路面状態における可視乱反射光レベル,
赤外乱反射光レベル,路面温度および可視正反射光レベ
ルのうち選択された少なくとも1項目の分布を表わすメ
ンバーシップ関数が設定されたメモリ,選択された検知
手段の出力に応答してその出力信号に対応したメンバー
シップ関数値を上記メモリから読出す読出手段,ならび
に上記読出手段によって読出されたメンバーシップ関数
値に対して所定の演算を行ない,選択された識別すべき
路面状態である可能性に関する情報を発生する演算手段
を備えていることを特徴とする。
この発明によると,識別すべき路面状態に応じて選択
された項目に関するメンバーシップ関数に対する検知手
段出力の適合度を求め,この適合度に所定の演算を施す
ことによって識別すべき路面状態である可能性について
の正確な情報が得られる。したがってこの情報に基づい
て路面状態を的確に判断することができるようになる。
実施例の説明 第1図において,道路19の一側に支柱17が立設され,
この支柱17の上端付近から道路19上方に向って支持腕18
がのばされている。そして,この支持腕18に,投光器1
5,乱反射受光器11,正反射受光器14および投光量レベル
測定器16がそれぞれ取付けられ,支柱17には路面温度計
23が設けられている。投光器15には,発光スペクトル中
に可視光のみならず近赤外光を含む水銀灯が用いられて
いる。この投光器15は路面に向けて適当な入射角で指向
するように配置されている。正反射受光器14は,投光器
15から投射された光の路面反射光のうち可視光の正反射
光を受光し電気信号に変換するものである。乱反射受光
器11は,路面から可視光および近赤外光の乱反射光をそ
れぞれ別個に検出するものである。近赤外光としては波
長約1.5〜2.5(μm)の範囲のものが好ましい。投光量
レベル測定器16は,投光器15からの光を直接に受け,投
光器15の投光量を測定するものであり,この実施例では
可視光の光量を測定している。レベル測定器16の出力信
号に基づいて投光量が常に一定となるように投光器15が
駆動制御される。路面温度計23としては放射温度計が用
いられる。
第7図に示すように,乱反射受光器11は赤外光と可視
光の受光素子21,22を含み,これら受光素子21,22の出力
は増幅器で増幅されたのち,帯域フィルタ(いずれも図
示略)でそれぞれ雑音成分が除去される。正反射受光器
14は可視光の受光素子24を含み,この受光素子24の出力
信号もまた増幅器および帯域フィルタ(いずれも図示
略)を経て出力される。温度計23の検出温度を表わす信
号も増幅されて出力される。
これらの受光素子21,22,温度計23,受光素子24(以下
センサ21〜24という)の出力信号はそれぞれ正規化回路
15で正規化されたのちA/D変換回路16でディジタル信号
に変換される。このようにして,可視乱反射光,赤外乱
反射光,路面温度および可視正反射光のレベルを表わす
信号が得られる。
第2図から第5図は路面状態に応じた上記の各センサ
21〜24の出力信号レベルの分布をそれぞれ示している。
横軸が各センサの正規化されたレベルを表わし,縦軸が
各レベルのグレードを示している。グレードは多くの測
定データを統計処理することにより得られる各レベルの
生起確率に相当する値である。これは各路面状態におい
て各種センサ出力レベルが属する度合いといってもよ
く,一種のメンバーシップ関数ということができる。
第2図は可視光反射出力レベル分布と路面状態との関
係を示している。湿潤状態では路面が鏡面化するので可
視光乱反射出力レベルは低下し,その分布は低レベルの
方にかたよる。一方,白く見える雪は光反射率が100%
近い拡散面となるので可視光乱反射出力レベルは増大
し,その分布は高レベルの方にかたよる。スノージャム
状態や泥などで汚れた雪の状態では反射率の低い拡散面
となり,可視光乱反射出力はほぼ中間レベル付近に集中
する。これは乾燥状態とほぼ同じである。
第3図は赤外光乱反射出力レベル分布と路面状態を示
している。赤外光は水分によって吸収されやすいので積
雪状態においてはその乱反射光レベルは低レベルにかた
よる。図示は省略されているが,赤外光乱反射出力レベ
ル分布は湿潤および凍結においても積雪と同じ傾向を示
す。これに対して乾燥状態では赤外光は吸収されないの
でその乱反射出力レベルは相対的に増大し,そのレベル
は高レベルに多く分布するようになる。
第4図は路面温度分布と路面状態との関係を示してい
る。当然のことながら凍結および積雪状態では温度は低
くその分布は低い温度の方にかたよる。逆に湿潤状態で
は路面温度は高い方により多く分布することになる。乾
燥状態ではいかなる温度もほぼ均等にありうるので,分
布はほぼ平坦になる。
第5図は可視光正反射出力レベル分布と路面状態を示
している。上述のように湿潤手順および凍結状態では鏡
面となるので正反射出力は増大しそのレベル分布は高い
方に集まるが,凍結状態の方がより高いレベルとなる。
積雪状態では拡散面となるので可視光正反射出力は減少
しそのレベル分布は低い方に集まる。乾燥状態も同じ傾
向を示す。
以上のセンサ出力レベル分布を路面状態ごとにまとめ
たのが第6図である。この図に示されたレベル分布を以
下メンバーシップ関数という。第2図から第5図に示さ
れていないメンバーシップ関数は破線で示されている。
また第2図のスノージャム,汚れた雪についての可視光
乱反射出力のメンバーシップ関数は省略されている。
乾燥状態の赤外光乱反射出力レベルのメンバーシップ
関数は他の3つの路面状態のものと全く正反対であるか
ら乾燥状態は赤外光乱反射出力を用いることにより他の
路面状態と識別することが可能である。
湿潤状態については可視光正反射出力レベルのメンバ
ーシップ関数が他の路面状態のものと異なるので,この
メンバーシップ関数を用いて識別が一応可能と考えられ
るが,湿潤状態の可視光正反射出力レベルのメンバーシ
ップ関数は積雪状態および凍結状態のそれと比較的似て
いるので,他のセンサ出力も考慮することが好ましい。
積雪状態と湿潤状態との間できわだった相違をみせるメ
ンバーシップ関数は可視光乱反射出力レベル分布であ
り,凍結状態と湿潤状態との間で対照的なのは温度分布
である。したがって,湿潤状態の判断には可視光乱反射
出力レベル分布,温度分布および可視光正反射出力レベ
ル分布のメンバーシップ関数を用いるのが好ましい。
同じように積雪状態の判断のためには可視光乱反射出
力レベル分布および赤外光乱反射出力レベル分布のメン
バーシップ関数を用いるのが好ましい。凍結状態の判断
には温度分布および可視光正反射出力レベル分布のメン
バーシップ関数を用いることが好ましい。
第7図は路面状態識別装置の全体的構成を示してお
り,第8図にその動作の一例が示されている。この装置
は乾燥推論部30,湿潤推論部40,積雪推論部50,凍結推論
部60,総合部としてMAX回路70,および出力装置71たとえ
ば表示装置から構成される。
各推論部30〜60にはそれぞれ4個ずつのメモリまたは
メモリ・エリア31〜34,41〜44,51〜54,61〜64があり,
そこにそれぞれ第6図に示した各路面状態における可視
光乱反射出力レベル分布,赤外光乱反射出力レベル分
布,温度分布および可視光正反射出力レベル分布のメン
バーシップ関数があらかじめ設定されている。実線で示
すメモリ32,41,43,44,51,52,63,64は上述したように各
路面状態の判断に必要なまたは好ましいメンバーシップ
関数を格納するものであり,他の鎖線で示すメモリは必
ずしも必要ではないものを示している。各メモリにおい
て横軸のメンバーシップ関数の変数(レベル)はアドレ
スによって指定される。
可視光乱反射センサ21の検出可視光レベルを表わす信
号(M)はディジタル信号に変換されたのちメモリ31,4
1,51,61に与えられ,この信号によってこれらのメモリ
のアドレスが指定される。このことによって,これらの
メモリからはそこに格納されているメンバーシップ関数
のグレードが読出され,MIN回路35,45,55,65にそれぞれ
与えられる。この読出されるグレードはセンサ21の出力
が各メンバーシップ関数に適合する度合いを示す。
同じように赤外光乱反射センサ22の出力(R)によっ
てメモリ32,42,52,62のアドレスが指定され,対応する
グレードが読出されてMIN回路35,45,55,65に与えられ
る。温度センサ23,可視光正反射センサ24の出力も同じ
ように対応するメモリに与えられ,対応するメンバーシ
ップ関数のグレードが対応するMIN回路に入力する。
MIN回路35はメモリ31,32,33,34から出力されるグレー
ドの最小のものを選択して次段のMIN回路37に与える。
同じようにMIN回路45はメモリ41〜44の出力のうち最小
のものをMIN回路47に入力する。他のMIN回路55,65も同
じである。
各推論部30,40,50,60には,推論結果を路面状態ごと
に棒グラフで表わすためにグレード1の棒グラフ・デー
タを格納するメモリ36,46,56,66が設けられている。こ
れらのメモリ36〜66の棒グラフ・データは横軸上の位置
がそれぞれ異なる棒グラフを表現するものである。これ
らの棒グラフは,左側から右側に向って,乾燥,湿潤,
積雪,凍結状態の順に並んでいる。
各推論部30,40,50,60のMIN回路37,47,57,67におい
て,メモリ36,46,56,66から出力される棒グラフ・デー
タとMIN回路35,45,55,66の演算結果とのMIN演算がそれ
ぞれ行なわれ,MIN回路35,45,55,56の演算結果によって
表わされる高さをもつ棒グラフを表わすデータが得られ
る。そしてMIN回路37〜67の出力データがMAX回路70で加
算されて,表示装置71に与えられる。これにより,第7
図または第8図に示すような推論結果が得られる。図示
された推論結果においては積雪状態を示す棒グラフが最
も高く,路面状態は積雪状態である可能性がきわめて高
いことを示している。
必要ならば最大値を示す棒グラフの状態を路面状態で
あると決定してこの決定結果を出力させるようにするこ
ともできる。
上記実施例では積雪状態は白く見える雪を意味してい
るが,スノージャムないしは汚れた雪についてのメンバ
ーシップ関数を作成して同じような推論により汚れた雪
の状態を識別するようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は各種センサの設定状態を示す図,第2図から第
5図は各センサの出力レベル分布と路面状態との関係を
示すグラフ,第6図は第2図から第5図のグラフをメン
バーシップ関数の形にまとめた図であり,第7図は路面
状態識別装置の構成を示すブロック図,第8図はその動
作を示すグラフである。 11……乱反射受光器, 14……正反射受光器, 21,22,24……受光素子, 23……温度計, 30,40,50,60……推論部, 31〜34,41〜44,51〜54,61〜64……メモリ, 35,37,45,47,55,57,65,67……MIN回路, 36,46,56,66……メモリ。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】乾燥,湿潤,積雪および凍結の中から選択
    された少なくとも1つの識別すべき路面状態に応じて,
    可視乱反射光のレベルを検知する手段,赤外乱反射光の
    レベルを検知する手段,路面温度を検知する手段および
    可視正反射光のレベルを検知する手段の中から選択され
    た少なくとも1つの検知手段, 識別すべき路面状態における可視乱反射光レベル,赤外
    乱反射光レベル,路面温度および可視正反射光レベルの
    うち選択された少なくとも1項目の分布を表わすメンバ
    ーシップ関数が設定されたメモリ, 選択された検知手段の出力に応答してその出力信号に対
    応したメンバーシップ関数値を上記メモリから読出す読
    出手段,ならびに 上記読出手段によって読出されたメンバーシップ関数値
    に対して所定の演算を行ない,選択された識別すべき路
    面状態である可能性に関する情報を発生する演算手段, を備えた路面状態識別装置。
  2. 【請求項2】選択された検知手段が赤外乱反射光のレベ
    ルを検知する手段であり, 上記メモリが乾燥状態における赤外乱反射光レベル分布
    を表わすメンバーシップ関数が設定されたものであり, 上記読出手段が検出された赤外乱反射光レベルに対応す
    るメンバーシップ関数値を読出すものであり, 上記演算手段が読出されたメンバーシップ関数値に基づ
    いて乾燥状態である可能性に関する情報を発生するもの
    である, 乾燥状態を識別するための請求項(1)に記載の路面状
    態識別装置。
  3. 【請求項3】選択された検知手段が,可視乱反射光のレ
    ベルを検知する手段,路面温度を検知する手段,および
    可視正反射光のレベルを検知する手段であり, 上記メモリが,湿潤状態における可視乱反射光レベル分
    布を表わすメンバーシップ関数,湿潤状態における温度
    分布を表わすメンバーシップ関数,および湿潤状態にお
    ける可視正反射光レベル分布を表わすメンバーシップ関
    数が設定されたものであり, 上記読出手段が,検出された可視乱反射光レベル,温度
    および可視正反射光レベルにそれぞれ対応するメンバー
    シップ関数値を読出すものであり, 上記演算手段が,読出されたメンバーシップ関数値に基
    づいて湿潤状態である可能性に関する情報を発生するも
    のである。 湿潤状態を識別するための請求項(1)に記載の路面状
    態識別装置。
  4. 【請求項4】選択された検知手段が,可視乱反射光のレ
    ベルを検知する手段,および赤外乱反射光のレベルを検
    知する手段であり, 上記メモリが,積雪状態における可視乱反射光レベル分
    布を表わすメンバーシップ関数,および積雪状態におけ
    る赤外乱反射光レベル分布を表わすメンバーシップ関数
    が設定されたものであり, 上記読出手段が,検出された可視乱反射光レベルおよび
    赤外乱反射光レベルにそれぞれ対応するメンバーシップ
    関数値を読出すものであり, 上記演算手段が,読出されたメンバーシップ関数値に基
    づいて積雪状態である可能性に関する情報を発生するも
    のである, 積雪状態を識別するための請求項(1)に記載の路面状
    態識別装置。
  5. 【請求項5】選択された検知手段が,路面温度を検知す
    る手段,および可視正反射光のレベルを検知する手段で
    あり, 上記メモリが,凍結状態における温度分布を表わすメン
    バーシップ関数,および凍結状態における可視正反射光
    レベル分布を表わすメンバーシップ関数が設定されたも
    のであり, 上記読出手段が,検出された温度および可視正反射光レ
    ベルにそれぞれ対応するメンバーシップ関数値を読出す
    ものであり, 上記演算手段が,読出されたメンバーシップ関数値に基
    づいて凍結状態である可能性に関する情報を発生するも
    のである, 凍結状態を識別するための請求項(1)に記載の路面状
    態識別装置。
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