JP4446254B2

JP4446254B2 - 路上障害回避方法提示システム

Info

Publication number: JP4446254B2
Application number: JP2005223877A
Authority: JP
Inventors: 康浩中村; 浩司江郷
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2005-08-02
Filing date: 2005-08-02
Publication date: 2010-04-07
Anticipated expiration: 2025-08-02
Also published as: JP2007041758A

Description

本発明は、路上障害回避方法提示システムに係り、特に、見通しがきかない区間を走行する車両にとって障害となる停止車両，落下物，歩行者，路面の凍結などの存在を通知し危険を回避させる路上障害回避手段に関する。

見通し不良区間の状況を撮影するカメラの画像から、その区間を走行する車両の障害を検出し、その区間の前後に設置したＬＥＤ表示装置により運転者に文字情報として障害の種類を通知する走行支援道路システム(Automated Highway Systems AHS)が提案されている(例えば、特許文献１参照)。

また、検出した障害物の位置を算出する手段と、その算出した障害物の位置と、カーブおよび見通しを妨げる遮蔽物の配置状況からこの障害物を見通す距離を算出する手段と、この障害物までの見通し距離から安全に停止できる速度の目安を算出する手段と、これら一連の処理によって求めた安全速度の目安をドライバに向けて表示する手段とを備えた道路監視装置も提案されている(例えば、特許文献２参照)。

特開２００３−２８８６９６号公報(第３頁図１〜図３) 特開２００１−２０９８８８号公報(第３〜４頁図１，図２)

特許文献１においては、「対向車はみ出しあり」「対向車はみ出し注意」など、障害の種類のみを運転者に通知している。

そのため運転者は、この先の見通し不良区間に障害があることは分かるものの、その障害がどの程度先にあるのか、どのように回避すればよいのかは、実際に障害のある場所に到達しなければ分からない。

特許文献２においては、「低速車あり」、「停止車あり、前方注意」などの他に、安全上限速度表示を加えて、「この先障害物あり、カーブ進入速度４０ｋｍ／ｈ以下」などの細やかな表示ができるとしている。

しかし、いずれの場合も基本的には、道路脇に設置したＬＥＤ表示装置の文字により障害の情報を通知している。文字情報は、走行中の車両から識別できる大きさや文字数でなければならず、文字の大きさや数に制限がある。したがって、運転者には、限られた情報しか通知できない。

障害物の位置の特定には、各車両に搭載されているＧＰＳシステムを利用することも考えられる。しかし、障害物となった事故車両の電源がＯＦＦになった場合には、その事故車両のＧＰＳシステムは利用できない。

また、トラックの荷台から落下した積み荷が障害物となっている場合や、崖崩れの土砂が障害物となっている場合には、これらの障害物にはもともとＧＰシステムが搭載されていないので、障害物の位置の特定には至らない。

本発明の課題は、障害の種類などに関する文字情報だけでなく、見通し不良区間における事象のより詳細な状況とその回避方法とをドライバに提供し、事故を減少させる路上障害回避方法提示システムを提供することである。

本発明は、上記課題を解決するために、区間の状況を撮影し前記区間を走行する車両の障害になる停止車両，落下物，歩行者，路面の凍結などの事象を検出する路上監視装置と、前記区間の前後に設置され前記区間に進入する車両を撮影し進入車両の位置，進入速度を検出する車両監視装置と、前記路上監視装置および前記車両監視装置からの情報と前記区間の区間情報とから事象発生位置に車両が到達する時間を算出し当該車両が前記事象を回避する方法を算出する処理装置と、障害までの到達予想時間，少なくとも概略図を含む障害状況メッセージ，障害の回避方法メッセージを前記車両に出力する手段とからなる路上障害回避方法提示システムを提案する。

実際のシステムは、前記区間前後に設置され前記処理装置から出力された情報を走行中の車両に無線送信するアンテナと、各車内に設置され前記アンテナから送信された情報を表示する車載表示装置とを備える。

本発明によれば、障害発生位置への到達予想時間と見通し不良区間で発生した障害状況メッセージと障害回避方法メッセージとを事前に前記区間を走行する運転者に提供するので、見通し不良区間の状況および次の運転操作を予測でき、事故を減らせる。

特に、少なくとも概略図を含む障害状況メッセージと現場映像とを車載機に提供するので、現場の状況を具体的に把握できる。

また、交通情報センタを通して障害状況を共有すると、道路管理者や前記区間以外を走行する運転者にも障害情報を通知でき、障害に伴う渋滞などの二次的被害も減らすことができる。

次に、図１〜図９を参照して、本発明による路上障害回避方法提示システムの実施例を説明する。

図１は、本発明による路上障害回避方法提示システムの一実施例の系統構成を示す図である。

図１の路上障害回避方法提示システムは、片側一車線で対面通行の道路において、見通し不良区間１０１を監視する路上監視装置１０２と、見通し不良区間１０１に進入する車両１０７を監視する車両監視装置１０３１，１０３２と、路上監視装置１０２および車両監視装置１０３１，１０３２の出力から障害１０９の状況と対向車線を走行する車両１０７の有無とを判断し、運転者に通知する情報を作成する処理装置１０４と、前記区間前後に設置され処理装置１０４から出力された情報を走行中の車両に無線送信するアンテナ１０６と、各車内に設置されアンテナから送信された情報を表示する車載表示装置１０８と、複数の処理装置１０４の情報を収集する交通情報センタ１１０とを含んでいる。

処理装置１０４は、見通し不良区間１０１とその前後の道路線形の緯度経度情報および幅員とからなる道路形状データベース１０５と、路上監視装置１０２および車両監視装置１０３１，１０３２からの入力を処理する演算部１１２と、その処理結果を車両１０７および交通情報センタ１１０に送信できる形式に変換する出力部１１１とを有する。

処理装置１０４から出力された情報は、基本的には、従来のように、前記区間前後に設置された表示装置に表示してもよい。車速や走行レーンが異なるそれぞれの車両に最適な情報を提供するには、例えばVehicle Information and Communication SystemＶＩＣＳの車載機のような車載表示装置１０８を活用することが望ましい。

図２は、本実施例の各装置と処理装置１０４との接続状況を示すブロック図である。

路上監視装置１０２は、ＣＣＴＶカメラを備えており、見通し不良区間の映像を連続して撮影する。路上監視装置１０２は、例えば所定周期で映像を静止画として取り込み、映像の周期ごとの差分をとり、見通し不良区間内の状況の変化を事象として検出する。

路上監視装置１０２は、より具体的には、撮影した画像から取得した障害の種類，障害発生位置(撮影範囲のＸ，Ｙ座標)，障害が内接する矩形の四隅位置(撮影範囲のＸ，Ｙ座標)を路上監視装置出力情報２０１として処理装置１０４に出力する。

車両監視装置１０３１，１０３２は、車両１０７を検知し、速度を算出し、撮影範囲の中での座標を算出し、車両監視装置１０３１，１０３２を識別するために予め設定された車両監視装置番号とともに、処理装置１０４に送信する。

車両監視装置１０３１，１０３２は、ＣＣＴＶカメラを備えており、見通し不良区間に進入する車両の映像を連続して撮影する。撮影した画像から取得した車両位置(撮影範囲のＸ，Ｙ座標)および速度と、車両監視装置番号を車両監視装置出力情報２０２として処理装置１０４に出力する。

処理装置１０４の演算部１１２は、路上監視装置出力情報２０１および車両監視装置出力情報２０２を入力とし、交通情報センタ向け出力情報２０３および車両向け出力情報２０４を作成する。

図３は、出力情報の作成手順を示すフローチャートである。

ステップ３０１：演算部１１２は、路上監視装置１０２から障害１０９の有無と、障害１０９が存在する場合は、その位置，種類とを取得する。

ステップ３０２：障害１０９が存在する場合は、次の処理に進み、存在しない場合は、処理を終了する。

ステップ３０３：車両監視装置１０３１，１０３２から車両１０７の有無を取得し、車両１０７が存在する場合は、その位置，速度を取得する。

ステップ３０４：車両１０７が存在する場合は、次の処理に進み、存在していない場合は、処理を終了する。

ステップ３０５：車両１０７が障害１０９の位置に到達するまでの到達予想時間を算出する。

それには、路上監視装置１０２および車両監視装置１０３１，１０３２から受信した障害１０９および車両１０７の画面のＸ，Ｙ座標をキロポスト値に変換する。

各キロポスト値の差の絶対値を車両１０７の速度の絶対値で割り、
到達予想時間＝
｜障害のキロポスト値−車両のキロポスト値｜
／｜車両の速度｜
を求める。

ステップ３０６：どの車線が通行できないかを示す閉塞状況を算出する。

ステップ３０７：障害１０９の種類に対応して、障害状況メッセージを算出する。

ステップ３０８：閉塞状況および対向車の有無に対応して、回避方法メッセーを算出する。

ステップ３０９：ステップ３０５の到達予想時間とステップ３０７の障害状況メッセージとステップ３０８の回避方法メッセージとを出力部１１１に出力する。

ステップ３１０：例えばＶＩＣＳで車載機に情報提供しているのと同様に、出力部１１１は、演算部１１２からの到達予想時間と障害状況メッセージと回避方法メッセージとを、アンテナ１０６に出力するとともに、交通情報センタ１１０にも出力する。

図４は、障害１０９のキロポスト値と車両１０７のキロポスト値と車両１０７の速度とから車両１０７の障害１０９への到達予想時間を求める方法を説明する図である。

ここでは、障害発生場所４０５(ａ1，ｂ1)を例に、画面のＸ，Ｙ座標からキロポスト値への変換方法を説明する。

前提として、道路は直線とは限らないので、直線で近似できるよう道路のセンタラインをいくつかの区間４０３１〜４０３４に分割する。

その際、各区間の両端の座標(ｘ，ｙ)およびキロポスト値は、路上監視装置１０２および車両監視装置１０３１，１０３２を設置する際に予め計測しておき、これを既知の点４０２１〜４０２５とする。また、既知の点４０２１〜４０２５を通り区間４０３１〜４０３４と直交する直線で、撮影範囲４０１を分割した領域４０４１〜４０４４を定義する。分割の数は、実際に機器を設置する場所や道路の形状によって異なる。

路上監視装置１０２から送られてくる障害発生場所４０５がどの領域４０４１〜４０４４に含まれるかにより、適用する区間４０３１〜４０３４を選択する。図４の場合は、区間４０３４を選択する。

区間４０３４の方程式を求める。区間４０３４の両端の座標(ａ2，ｂ2)，(ａ4，ｂ4)はすでに分かっているので、区間４０４３の方程式は、
ｙ−ｂ2＝[(ｂ4−ｂ2)／(ａ4−ａ2)]・(ｘ−ａ2)
のようになる。

次に、障害発生場所４０５から区間４０３４への垂線４０６を求める。区間４０３４の傾きをｍ1，垂線４０６の傾きをｍ2とすると、ｍ1とｍ2には以下の関係が成り立つので、
ｍ1・ｍ2＝−１
この関係から垂線４０６の傾きを求める。

求めた傾きと障害発生場所４０５からの垂線４０６を表す以下の方程式
ｙ−ｂ1＝ｍ2(ｘ−ａ1)
を導く。

次に、先に求めた区間４０４３と垂線４０６との連立一次方程式を解き、区間４０４３と垂線４０６との交点４０７を求める。

以上の方法で交点４０７が求められれば、以下に示す式で、キロポスト値を計算できる。既知の点４０２４から４０２５までの画面上での距離ｊと点４０２４から交点４０７までの画面上の距離ｋとの比と、既知の点４０２４，４０２５のキロポスト値(KP4024，KP4025)とから、交点４０７のキロポスト値
交点４０７のキロポスト値＝
[(ｋ／ｊ)・(KP4025−KP4024))＋KP4024]
を求める。

図５は、画面のＸ，Ｙ座標から緯度経度への変換方法を説明する図である。

障害１０９の範囲および車両１０７の位置を撮影範囲４０１のＸ，Ｙ座標から緯度経度に変換し、障害１０９の四隅から路肩までの最短距離を算出し、最短距離と道路幅員とを比較し、閉塞状況を算出する。

座標変換は、アフィン変換を用いて、画面の座標を拡大，縮小，回転，平行移動して、緯度経度の座標にあわせる操作をすると実現する。

図５では、撮影範囲４０１の左下を起点とする画面上のＸ，Ｙ座標(２次元)を緯度経度(２次元)に変換する行列５０２を定義する。行列の数値には、路上監視装置１０２を設置する際に予め計測された既知の緯度経度５０１を用いる。

変換式５０３を用いると、Ｘ，Ｙ座標(２次元)を緯度経度(２次元)に変換できる。

図６は、障害範囲６０１の四隅から路肩６０２，６０３までの最短距離の算出方法を説明する図である。

演算部１１２は、一般的な図形検索手順、例えば障害範囲の四隅６０４１〜６０４４と道路形状データ１０５から得られる路肩６０２，６０３を構成する各点との距離を順次求めて比較して、障害範囲の四隅６０４１〜６０４４から路肩６０２，６０３までの最短距離６０７１〜６０７４，６０８１〜６０８４を算出する。

図７は、障害範囲から路肩までの最短距離算出の結果から車線の閉塞状況を判断する処理手順を示すフローチャートである。

ステップ７０１：まず、障害範囲の四隅６０４１〜６０４４から車線１の路肩６０２への最短距離６０７１〜６０７４と、道路形状データ１０５から得られる車線１幅員とを比較し、最小値を求める。

ステップ７０２：車線１幅員が最小値か否かを判定する。

ステップ７０３：車線１幅員が最小値でない場合は、「車線１閉塞」フラグを立て、一時的に記憶する。

ステップ７０４：障害範囲の四隅６０４１〜６０４４から車線２の路肩６０３への最短距離６０８１〜６０８４と、道路形状データ１０５から得られる車線２幅員の最小値とを比較し、最小値を求める。

ステップ７０５：車線２幅員が最小値か否かを判定する。

ステップ７０６：車線２幅員が最小値でない場合は、「車線２閉塞」フラグを立て、一時的に記憶する。

ステップ７０７：一時的に記憶した状態から、最終的に判断する。

ステップ７０８：「車線１閉塞」「車線２閉塞」が両方とも記憶されている場合は、「両車線閉塞」を出力する。

ステップ７０９：何も記億されていない場合は、「閉塞無し」を出力する。

ステップ７１０：「車線１閉塞」のみ記憶されている場合は、「車線１閉塞」を出力する。

ステップ７１１：「車線２閉塞」のみ記憶されている場合は、「車線２閉塞」を出力する。

図８は、障害状況メッセージの作成手順を示すフローチャートである。

ステップ８０１：演算部１１２は、路上監視装置１０２からの入力が「障害物あり」となっているか否かを判定する。

ステップ８０２：「障害物あり」となっている場合は、メッセージとして「障害物あり」を選択し、処理を終了する。

ステップ８０３：上記に該当しない場合は、路上監視装置１０２からの入力が「低速の物体あり」となっているか否かを判定する。

ステップ８０４：「低速の物体あり」となっている場合は、メッセージとして「低速の物体あり」を選択し、処理を終了する。

ステップ８０５：上記に該当しない場合は、対向車線の車両監視装置１０３１，１０３２からの入力が、「対向車あり」となっているか否かを判定する。

ステップ８０６：「対向車あり」となっている場合は、メッセージとして「対向車あり」を選択し、処理を終了する。

ステップ８０７：上記に該当しない場合は、障害状況メッセージは無いので、表示しない。

図９は、回避方法メッセージの作成手順を示すフローチャートである。

ステップ９０１：演算部１１２は、車両監視装置１０３１，１０３２から送られてくる車両監視装置番号から車両１０９の走行車線を判定し、算出した「車線１閉塞」，「車線２閉塞」と、自車を基準に「閉塞状況」を説明したメッセージ「自車線閉塞」，「対向車線閉塞」との対応を設定する。

具体的には、車両監視装置番号が車両監視装置１０３１のものであれば、「車線１閉塞」は「自車線閉塞」、「車線２閉塞」は「対向車線閉塞」として扱い、逆に車両監視装置番号が車両監視装置１０３２のものであれば、「車線１閉塞」は「対向車線閉塞」、「車線２閉塞」は「自車線閉塞」として扱う。

ステップ９０２：「両車線閉塞」となっているか否かを判定する。

ステップ９０３：「両車線閉塞」となっている場合は、メッセージとして「停止せよ」を選択する。

ステップ９０４：上記に該当しない場合は、「自車線閉塞」か否かを判定する。

ステップ９０５：「自車線閉塞」である場合は、対向車線の車両監視装置１０３１，１０３２からの入力が「対向車あり」となっているか否かを判定する。

ステップ９０６：「対向車あり」となっている場合は、メッセージとして「停止せよ」を選択する。

ステップ９０７：「自車線閉塞」でしかも「対向車無し」となっている場合は、メッセージとして「右に寄れ」を選択する。

ステップ９０８：ステップ９０４において「自車線閉塞」でない場合は、「対向車線閉塞」か否かを判定する。

ステップ９０９：「対向車線閉塞」となっている場合は、メッセージとして「左に寄れ」を選択する。

ステップ９１０：「自車線閉塞」でも「対向車線閉塞」でもない場合は、メッセージとして「速度落とせ」を選択する。

上記実施例においては、図４〜図６を参照して、キロポスト位置から車両の位置と障害物の位置とを細かく計算する方式を説明した。

一般に見通し不良区間では、直線道路を正面から撮影する場合とは異なり、見通し不良区間を撮影するには、ＣＣＴＶカメラのレンズの光軸を左右に振る(スイング)とともに、上下に振る(ティルト)ようにしないと、全区間を撮影できない場合が多い。

路上監視装置１０２は、見通し不良区間全体を見通せる位置に固定的に設置されているので、ＣＣＴＶカメラの光軸のスイング方向とティルト方向とが決まれば、その方向における画像中心位置と見通し不良区間における位置とを１対１に対応づけることができる。

見通し不良区間の前後区間では、道路を側面から撮影すると、スイング方向およびティルト方向と前後区間における車両位置とを対応づけることができる。

したがって、スイング方向およびティルト方向と見通し不良区間(およびその前後区間)における位置とを対応づけるマッピングによって、より簡略に車両および障害物を位置決めできることになる。

このように簡略化した位置決め方式を採用しても、本発明の従来よりも具体的な情報の提供能力は低下しない。

本発明においては、いずれの場合も、具体的状況を運転者に知らせるために、図１左下に示すように、少なくとも概略図を含む障害状況メッセージと、現場映像とを車載機に提供する。

したがって、障害の種類などに関する文字情報だけでなく、見通し不良区間における事象の更に詳細な状況とその回避方法とをドライバに提供し、事故を減少させる路上障害回避方法提示システムが得られる。

交通情報センタ１１０は、各処理装置１０４で生成された情報を集約し、前記見通し不良区間１０１以外の車両１０７や、ここでは図示していないが、警察および消防などの機関にも障害の情報を配信することも可能である。

また、交通情報センタ１１０は、集約した情報を複数箇所の処理装置１０４に送信し、見通し不良区間１０１を走行する車両が他の見通し不良区間の情報も参照できるようにしてもよい。このようにすると、交通情報センタ１１０および特定の処理装置１０４にアクセスが集中することを緩和できる。

本発明の路上障害回避方法提示システムは、以下のような応用システムへの発展も考えられる。

路上監視装置１０２に、見通し不良区間に設置され前記区間の状況を撮影し路面の損耗状況とその範囲とを検出する機能を持たせ、処理装置１０４に、損耗状況を判定し結果を出力する機能を持たせると、路面の損耗状況に関するメッセージを出力する路面損耗状況算出システムとなる。

交通情報センタ１１０は、複数地点に設置された路面損耗状況算出システムの出力結果を集約し、地点別，時系列などで損耗状況を分析し、路面の補修計画立案を支援する路面保守支援システムとすることもできる。

また、上記いずれの路上障害回避方法提示システムも、交通情報以外のイベント情報，広告を車両に配信する広告配信システムとしても兼用できる。

この広告配信システムは、前記区間の前後に設置され、処理装置１０４と走行中の車両１０７との間で登録者を識別する情報を無線送受信するアンテナと、登録者ごとに配信可否を設定したイベント，広告の情報を持つ送信情報データベースとを備え、登録者が配信を希望した情報のみを選択して送信することも可能である。

本発明による路上障害回避方法提示システムの一実施例の系統構成を示す図である。本実施例の各装置と処理装置１０４との接続状況を示すブロック図である。出力情報の作成手順を示すフローチャートである。障害１０９のキロポスト値と車両１０７のキロポスト値と車両１０７の速度とから車両１０７の障害１０９への到達予想時間を求める方法を説明する図である。画面のＸ，Ｙ座標から緯度経度への変換方法を説明する図である。障害範囲６０１の四隅から路肩６０２，６０３までの最短距離の算出方法を説明する図である。障害範囲から路肩までの最短距離算出の結果から車線の閉塞状況を判断する処理手順を示すフローチャートである。障害状況メッセージの作成手順を示すフローチャートである。回避方法メッセージの作成手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０１見通し不良区間
１０２路上監視装置
１０３１〜１０３２車両監視装置
１０４処理装置
１０５道路形状データ
１０６アンテナ
１０７車両
１０８車載表示装置
１０９障害
１１０交通情報センタ
１１１出力部
１１２演算部
２０１路上監視装置出力情報
２０２車両監視装置出力情報
２０３交通情報センタ向け出力情報
２０４車両向け出力情報
４０１撮影範囲
４０２１〜４０２５既知の点
４０３１〜４０３４区間
４０４１〜４０４４領域
４０５変換対象の座標
４０６４０５から４０３４への垂線
４０７４０３４と４０６の交点
５０１既知の緯度経度
５０２緯度経度への変換行列
５０３緯度経度への変換式
６０１障害範囲
６０２路肩１
６０３路肩２
６０４１〜６０４４障害範囲の四隅
６０５１６０４１から最短の路肩１上の点
６０５１６０４１から最短の路肩２上の点
６０７１〜６０７４各点から路肩１までの最短距離
６０８１〜６０８４各点から路肩２までの最短距離
６０９車線１幅員
６１０車線２幅員

Claims

区間の状況を撮影し前記区間を走行する車両の障害になる停止車両，落下物，歩行者，路面の凍結などの事象を検出する路上監視装置と、
前記区間の前後に設置され前記区間に進入する車両を撮影し進入車両の位置，進入速度を検出する車両監視装置と、
前記路上監視装置および前記車両監視装置からの情報と前記区間の区間情報とから事象発生位置に車両が到達する時間を算出し当該車両が前記事象を回避する方法を算出する処理装置と、
障害までの到達予想時間，少なくとも概略図を含む障害状況メッセージ，障害の回避方法メッセージを前記車両に出力する手段とからなる路上障害回避方法提示システム。
請求項１に記載の路上障害回避方法提示システムにおいて、
前記区間前後に設置され前記処理装置から出力された情報を走行中の車両に無線送信するアンテナと、各車内に設置され前記アンテナから送信された情報を表示する車載表示装置とを備えたことを特徴とする路上障害回避方法提示システム。
請求項１または２に記載の路上障害回避方法提示システムにおいて、
前記障害状況メッセージが、前記障害の現場画像を含むことを特徴とする路上障害回避方法提示システム。
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の路上障害回避方法提示システムにおいて、
前記処理装置が、前記路上監視装置および前記車両監視装置受信した障害および車両の画面のＸ，Ｙ座標をキロポスト値に変換する手段と、各キロポスト値の差の絶対値を当該車両の速度の絶対値で割り、
到達予想時間＝
｜障害のキロポスト値−車両のキロポスト値｜
／｜車両の速度｜
を求める手段とを含むことを特徴とする路上障害回避方法提示システム。
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の路上障害回避方法提示システムにおいて、
前記路上監視装置が、カメラのスイング方向とティルト方向とにより前記見通し不良区間における障害位置を決定する手段を備え、
前記車両監視装置が、カメラのスイング方向とティルト方向とにより前記見通し不良区間およびその前後区間の道路における車両位置を決定する手段を備えたことを特徴とする路上障害回避方法提示システム。
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の路上障害回避方法提示システムにおいて、
各処理装置で生成された情報を集約し、前記見通し不良区間以外の車両，警察および消防などの機関にも障害の情報を配信する交通情報センタを含むことを特徴とする路上障害回避方法提示システム。
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の路上障害回避方法提示システムにおいて、
前記交通情報センタが、集約した情報を複数箇所の処理装置に送信し、前記見通し不良区間を走行する車両が他の見通し不良区間の情報も参照することを特徴とする路上障害回避方法提示システム。