JP5262907B2 - 車両渋滞検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両渋滞検出装置に関する。

下記特許文献１には、交通官制上必要な交通阻害要因のみを検出することが可能な停止低速車両検出装置及び停止低速車両検出方法が開示されている。
この停止低速車両検出装置は、カメラによって道路上の車両を撮影した撮影画像に基づいて、停止状態又は低速状態にある停止低速車両を認識する停止低速車両認識手段と、所定の領域を監視する車両検知器に接続され、当該所定の領域における単位時間あたりに通過する車両台数に基づいて交通状態量を測定する交通状態量測定手段と、測定された交通状態量と渋滞判定しきい値とを比較して、所定の領域における交通流状態が渋滞流か否か判定する渋滞流判定手段と、停止低速車両が認識されたとき、渋滞流判定手段による判定が渋滞流である場合には停止低速車両の認識を解除し、渋滞流判定手段による判定が渋滞流でない場合には交通流に異常があると判定する交通流異常判定手段と、を備える。

また、下記特許文献２には、閑散時、混雑時を問わず、ＴＶカメラの近傍から遠方までの広範囲に亘り、交通流を精度良く監視できる交通流監視装置が開示されている。この交通流監視装置は、ＴＶカメラによって所定サイクル毎に取り込まれる道路画像をデジタル処理して通行車両を追跡する手段と、通行車両の瞬時速度を計測する手段と、道路画像を車線別および距離別に小領域に分割し、小領域毎に通過車両の平均的な速度を表す小領域速度を算出する手段と、小領域速度の大小により小領域毎に渋滞の有無および／または渋滞の度合いを判定する手段とを具備する。

特開２００７−２６３０１号公報 特開平１０−１５４２９２号公報

ところで、上記従来技術では、カメラによって道路上の車両を撮影した撮影画像、またはＴＶカメラによって所定サイクル毎に取込まれる俯瞰道路画像に基づいて渋滞を判断している。しかしながら、このようなカメラ及びＴＶカメラの撮像画像に基づいて、渋滞を判断する方法では、その渋滞の末尾の位置を精度良く検出することは大変困難である。また、上記従来技術では、カメラ及びＴＶカメラの撮像画像に基づいて、渋滞を判断する為に、夜間及び降雪時等の光量の乏しい環境では、渋滞を判断することが大変困難になってしまう。さらに、上記特許文献１では、単位時間あたりに通過する車両台数から交通状態量を測定し、上記特許文献２では、通過車両の平均的な速度を算出することによって渋滞の有無を判断する為に、分単位毎でしか渋滞を検出することが出来ない。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、車両の渋滞の末尾位置を精度良く検出することが可能であり、光量の少ない環境でも渋滞を検出することが可能であり、さらに従来よりも短い時間毎の渋滞を検出することが出来る車両渋滞検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、車両渋滞検出装置に係る第１の解決手段として、所定の領域を走査するレーザレーダセンサと、前記レーザレーダセンサの検出結果に基づく距離情報と前記レーザレーダセンサの走査方向の情報とからレーダ情報を生成し、前記レーダ情報から前記所定の領域内に存在する車両を検出し、検出した進行方向側の車両から進行方向逆側の車両までを順番に渋滞車両であるか否か判定し、車両が渋滞車両であると判定した場合に当該車両の位置を渋滞末尾位置として指定することによって、進行方向逆側末尾の渋滞車両である車両の位置を渋滞末尾位置として最終的に指定する制御部を具備するという手段を採用する。

本発明では、車両渋滞検出装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記制御部は、検出した前記車両の移動速度が、所定の移動速度以下である状態が所定の時間継続した場合に、当該車両が渋滞車両であると判定するという手段を採用する。

本発明では、車両渋滞検出装置に係る第３の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記制御部は、前記車両の進行方向側の車間距離が、所定の距離以下である状態が所定の時間継続した場合に、当該車両が渋滞車両であると判定するという手段を採用する。

本発明では、車両渋滞検出装置に係る第４の解決手段として、上記第１〜第３いずれかの解決手段において、前記レーザレーダセンサは、車道を走査し、前記制御部は、車線毎に前記渋滞末尾位置を検出するという手段を採用する。

本発明では、車両渋滞検出装置に係る第５の解決手段として、上記第１〜第４いずれかの解決手段において、外部に信号を送信する送信部を具備し、前記制御部は、前記渋滞末尾位置を渋滞情報として前記送信部に送信させるという手段を採用する。

本発明によれば、車両渋滞検出装置が、所定の領域を走査するレーザレーダセンサと、前記レーザレーダセンサの検出結果に基づく距離情報と前記レーザレーダセンサの走査方向の情報とからレーダ情報を生成し、前記レーダ情報から前記所定の領域内に存在する車両を検出し、検出した進行方向側の車両から進行方向逆側の車両までを順番に渋滞車両であるか否か判定し、車両が渋滞車両であると判定した場合に当該車両の位置を渋滞末尾位置として指定することによって、進行方向逆側末尾の渋滞車両である車両の位置を渋滞末尾位置として最終的に指定する制御部を具備する。
このように、車両渋滞検出装置が、レーザレーダセンサの検出結果に基づいて車両を検出する為、車両の渋滞の末尾位置を精度良く検出することが可能であり、光量の少ない環境でも渋滞を検出することが可能であり、さらに従来よりも短い時間毎の渋滞を検出することが出来る。

本発明の一実施形態に係る車両渋滞検出装置Ａの機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る車両渋滞検出装置Ａの設置例及び監視エリアＡＲを示す平面模式図である。 本発明の一実施形態に係る車両渋滞検出装置Ａの動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る車両渋滞検出装置Ａが車両ＩＤを割り当てた車道Ｂの車線Ｂ２に存在する車両を示す平面模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。本発明の車両渋滞検出装置に関する。
図１は、本実施形態に係る車両渋滞検出装置Ａの機能ブロック図であり、図２は、本実施形態に係る車両渋滞検出装置Ａの設置例及び監視エリアＡＲを示す平面模式図である。

車両渋滞検出装置Ａは、図１に示すように、３次元レーザレーダセンサＡ１、送信部Ａ２及び制御部Ａ３から構成されている。
３次元レーザレーダセンサＡ１は、多面体ミラー１、多面体ミラー１を一定速度で回転駆動する主走査モータ２、多面体ミラー１を主走査モータ２の回転軸に直交する方向に所定速度で揺動させる副走査モータ３、レーザ光源４、ハーフミラー５、集光レンズ６、受光器７等を備える。

３次元レーザレーダセンサＡ１では、レーザ光源４から発したレーザパルス光を、ハーフミラー５を介して多面体ミラー１に照射することで、多面体ミラー１の回転と傾きとに応じて監視エリアＡＲにレーザパルス光を照射し、監視エリアＡＲからのレーザパルス光の反射光を多面体ミラー１から集光レンズ６を介して受光器７が受光検出するように構成されている。

すなわち、３次元レーザレーダセンサＡ１は、多面体ミラー１の回転とその揺動とによってレーザパルス光の照射方向を主走査方向（ｘ方向）に高速に偏向走査しながら、その走査面を副走査方向（ｙ方向）に偏向走査する。
そして、３次元レーザレーダセンサＡ１は、監視エリアＡＲに存在する種々の物体による反射光を、レーザパルス光の照射に同期して受光し、その受光タイミング（レーザパルス光の照射タイミングからその反射光の受光タイミングまでの経過時間）から物体（反射点）までの距離情報を求めることが可能となっている。

なお、３次元レーザレーダセンサＡ１による走査範囲は、例えば、主走査（水平）方向に６０度（±３０度）、副走査（垂直）方向に３０度（±１５度）に設定されている。また、３次元レーザレーダセンサＡ１は、例えばその走査方向が０.１度変化する都度、レーザパルス光を照射し、その反射光を受光することで、反射光の情報を順次検出するように設定されている。

そして、図２に示すように、本実施形態に係る車両渋滞検出装置Ａは、３車線（車線Ｂ１、車線Ｂ２及び車線Ｂ３）の車道Ｂの中央に位置すると共に所定高さに設置されている。すなわち、車両渋滞検出装置Ａの３次元レーザレーダセンサＡ１が、レーザパルス光を主走査方向（ｘ方向）に高速に偏向走査しながら、その走査面を副走査方向（ｙ方向）に偏向走査することによって、３車線の車道Ｂを走行する自動車等の車両を検出可能となる位置に設置されている。そして、車両渋滞検出装置Ａは、図２に示すように、車道Ｂを走行する車両の後方から３次元レーザレーダセンサＡ１にレーザパルス光を照射させる。また、車両渋滞検出装置Ａでは、上述したように３次元レーザレーダセンサＡ１の監視エリアＡＲ、すなわち画角は、水平方向（主走査方向）に６０度、垂直方向（副走査方向）に３０度に設定されている。

送信部Ａ２は、制御部Ａ３の制御の下、走行する自動車等の車両へ各種情報を送信する。
制御部Ａ３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭから構成される計算機であり、３次元レーザレーダセンサＡ１を用いて検出される反射光情報から３次元レーダ情報を生成し、当該３次元レーダ情報に基づいて車両の渋滞の有無を検出するものであり、センサ制御部１１、車両検出部１２、渋滞末尾検出部１３及び送信制御部１４から構成されている。
なお、センサ制御部１１、車両検出部１２及び渋滞末尾検出部１３は、本実施形態における渋滞末尾指定手段を構成している。

センサ制御部１１は、レーザ光源４を駆動する３次元レーザレーダセンサＡ１の駆動制御回路であり、３次元レーザレーダセンサＡ１の駆動に応じた同期信号と、受光器７が受光した反射光に基づく反射光情報を車両検出部１２へ出力する。また、センサ制御部１１は、３次元レーザレーダセンサＡ１の主走査角度を示す主走査角度情報と、副走査角度を示す副走査角度情報を車両検出部１２へ出力する。

車両検出部１２は、センサ制御部１１から入力された同期信号と反射光情報に基づいて、レーザパルス光の物体による反射光の受光時間を算出し、この算出した受光時間を距離情報に変換し、当該距離情報をセンサ制御部１１から入力される主走査角度情報及び副走査角度情報に従って自身が具備している画像メモリ上に順次マッピングすることによって３次元レーダ情報を作成する。

すなわち、車両検出部１２は、レーザパルス光の走査方向を示す主走査角度及び副走査角度によって特定される座標（画像メモリのアドレス）に、そのときに求めた距離情報を書き込むことで、画像メモリ上に車道Ｂにおけるレーザパルス光の反射点を３次元的に表現した３次元レーダ情報を生成する。

さらに、車両検出部１２は、３次元レーダ情報から、空間座標上の連続する所定数以上の反射点がまとまって存在する場合に、この反射点のまとまりをある大きさを有する１つの物体として認識し、このようにして検出した物体の位置の時間的な変化から、その物体が固定物体であるか、あるいは移動物体であるか判定し、移動物体を車両として検出する。

渋滞末尾検出部１３は、車両検出部１２が３次元レーダ情報から検出した車両の移動速度を算出し、当該車両の移動速度に基づいて渋滞の有無と共に渋滞の末尾を検出する。
送信制御部１４は、所定の時間間隔で、渋滞末尾検出部１３が検出した渋滞の有無と渋滞の末尾を渋滞情報として、走行する車両へ送信部Ａ２に送信させる。

次に、上記構成の本実施形態に係る車両渋滞検出装置Ａの動作について、図３を参照して詳しく説明する。図３は、本実施形態に係る車両渋滞検出装置Ａの動作を示すフローチャートである。
まず、センサ制御部１１は、３００ｍｓを一周期として３次元レーザレーダセンサＡ１にレーダレーザ光を監視エリアＡＲ全体に照射させ、当該レーダレーザ光の反射光の情報を３次元レーザレーダセンサＡ１に順次検出させ、３次元レーザレーダセンサＡ１の駆動に応じた同期信号と、反射光に基づく反射光情報を車両検出部１２へ出力する。さらに、センサ制御部１１は、主走査角度情報と、副走査角度情報とを車両検出部１２へ出力する。
そして、車両検出部１２では、同期信号、反射光情報、主走査角度情報及び副走査角度情報に基づいて３次元レーダ情報を生成し、当該３次元レーダ情報に基づいて車道Ｂに存在する移動物体を車両として検出する。

渋滞末尾検出部１３は、車両検出部１２の検出結果に基づいて、車道Ｂの車線Ｂ２に車両が存在するか否か判定し（ステップＳ１）、ステップＳ１において『ＮＯ』と判定した場合には、すなわち、車道Ｂの車線Ｂ２に車両が存在しない場合には、車線Ｂ２に渋滞が発生していないものとして渋滞検出を終了し、ステップＳ１において『ＹＥＳ』と判定した場合には、すなわち、車道Ｂの車線Ｂ２に車両が存在する場合には、各車両の移動速度を検出する（ステップＳ２）。なお、渋滞末尾検出部１３、上記ステップＳ２において各車両に車両ＩＤを割り当て、車両ＩＤを割り当てた車両の移動速度を検出する。

渋滞末尾検出部１３は、ステップＳ２の後に、車両渋滞検出装置Ａから遠い位置、すなわち進行方向側の先頭に存在する車両を処理対象車両として選択し（ステップＳ３）、処理対象車両として選択した車両の移動速度が所定のしきい値（例えば、１０ｋｍ／ｈ）以下であるか否か判定し（ステップＳ４）、ステップＳ４において『ＹＥＳ』と判定した場合には、すなわち処理対象車両として選択した車両の移動速度が所定のしきい値以下である場合には、当該処理対象車両として選択した車両の渋滞カウンタの値をインクリメント、すなわち渋滞カウンタの値に「１」を加算し（ステップＳ５）、処理対象車両として選択した車両の渋滞カウンタの値が所定のしきい値（例えば、「３０」）より大きいか否か判定する（ステップＳ６）。なお、上記渋滞カウンタは、各車両に車両ＩＤと共に割り当てられる。
また、渋滞末尾検出部１３は、ステップＳ４において『ＮＯ』と判定した場合には、すなわち車両の移動速度が所定のしきい値より高い場合には、上記ステップＳ５を実行せずに、上記ステップＳ６を実行する。

上記ステップＳ３〜ステップＳ５の処理について、図４を参照して、具体的に説明する。図４は、本実施形態に係る車両渋滞検出装置Ａが車両ＩＤを割り当てた車道Ｂの車線Ｂ２に存在する車両を示す平面模式図である。
例えば、車両渋滞検出装置Ａの渋滞末尾検出部１３が、図４に示すように、車道Ｂの車線Ｂ２に存在する車両に２０００番台の番号を車両ＩＤとして割り当てたとすると、上記ステップＳ３において車両渋滞検出装置Ａから遠い位置、すなわち進行方向側の先頭に存在する「２００１」を車両ＩＤとして割り当てた車両２００１を処理対象車両として選択し、ステップＳ４において車両２００１の移動速度が所定のしきい値（例えば、１０ｋｍ／ｈ）以下であるか否か判定する。そして、車両渋滞検出装置Ａは、ステップＳ４において車両２００１の移動速度が１０ｋｍ／ｈ以下であると判定すると、ステップＳ５において「２００１」を車両ＩＤとして割り当てた車両２００１の渋滞カウンタの値に「１」を加算する。

図３に示すフローチャートの続きを説明する。
渋滞末尾検出部１３は、上記ステップＳ６において『ＹＥＳ』と判定した場合には、すなわち処理対象車両として選択した車両の渋滞カウンタの値が所定のしきい値より大きい場合には、当該車両を渋滞車両であると判定し、当該処理対象車両として選択した車両の車体後部末尾を渋滞末尾位置として指定し（ステップＳ７）、車両渋滞検出装置Ａに最も近い車両、すなわち進行方向逆側の最後尾の車両を処理対象車両として選択済みであるか否か判定し（ステップＳ８）、ステップ８において『ＮＯ』と判定した場合には、進行方向逆側の最後尾の車両を処理対象車両としてまだ選択していない場合には、現在、処理対象車両として選択している車両の進行方向逆側の車両を次の処理対象車両として選択して（ステップＳ９）、上記ステップＳ４を実行する。渋滞末尾検出部１３は、上記ステップ８において『ＹＥＳ』と判定した場合には、すなわち進行方向逆側の最後尾の車両を処理対象車両として選択済みである場合には、１００ｍｓｅｃ待機し（ステップＳ１０）、１００ｍｓｅｃ経過すると、再びステップＳ１から処理を実行する。すなわち、渋滞末尾検出部１３は、上記ステップＳ１〜ステップＳ１０を、１００ｍｓｅｃ毎に繰り返し実行する。

そして、渋滞末尾検出部１３は、上記ステップＳ６において『ＮＯ』と判定した場合には、すなわち車両の渋滞カウンタの値が所定のしきい値より小さい場合には、上記ステップＳ７を実行せずに、上記ステップＳ８を実行する。
なお、渋滞末尾検出部１３が、車道Ｂの車線Ｂ２に存在する車両を対象として、上記ステップＳ１〜上記ステップＳ１０を実行しているが、車線Ｂ１及び車線Ｂ３に存在する車両を対象にした上記ステップＳ１〜ステップＳ１０と同様の処理も同時に実行することによって、車線Ｂ１及び車線Ｂ３の渋滞末尾位置を求めている。

上記ステップＳ６〜ステップＳ１０の処理について、図４を参照して、具体的に説明する。
車両渋滞検出装置Ａの渋滞末尾検出部１３が、図４に示す車両２００１を処理対象車両として選択している場合に、ステップＳ６において車両２００１の渋滞カウンタが所定のしきい値（例えば、「３０」）より大きいか否か判定し、ステップＳ６において『ＹＥＳ』と判定すると、ステップＳ７において車両２００１を渋滞車両であると判定し、車両２００１の車体後部末尾を渋滞末尾位置として指定する。なお、車両２００１の渋滞カウンタが「３０」より大きい場合とは、車両２００１の移動速度が１０ｋｍ／ｈ以下である状態が３秒（１００ｍｓｅｃ×３０）の間継続した場合である。

そして、渋滞末尾検出部１３は、ステップＳ７の後に、ステップＳ８において車両渋滞検出装置Ａに最も近い車両、すなわち進行方向逆側の最後尾の車両２００９を処理対象車両として選択済みであるか否か判定し、ステップ８において『ＮＯ』と判定すると、ステップＳ９において車両２００２を処理対象車両として選択し、上記ステップＳ４において処理対象車両として選択した車両２００２の移動速度の判定を実行する。

また、渋滞末尾検出部１３が、図４に示す車両２００９を処理対象車両として選択している場合には、ステップ８において『ＹＥＳ』と判定し、ステップＳ１０において１００ｍｓｅｃ待機し、１００ｍｓｅｃ経過すると、再びステップＳ１から処理を実行する。
このように、渋滞末尾検出部１３が、進行方向側の先頭の車両２００１から進行方向逆側の最後尾の車両２００９まで順番に処理対象車両として選択し、処理対象車両が渋滞車両（１０ｋｍ／ｈ以下である状態が３秒の間継続した車両）であるか否か判定し、処理対象車両が渋滞車両として判定した場合に、当該車両の車体後部末尾を渋滞末尾位置として指定することによって、例えば、図４に示すように、車両渋滞検出装置Ａから最も近い、すなわち進行方向逆側末尾の渋滞車両である車両２００３の車体後部末尾を渋滞末尾位置ＤＰとして最終的に指定することが出来る。

そして、送信制御部１４は、所定の時間間隔で、渋滞末尾検出部１３が検出した渋滞の有無と渋滞末尾位置ＤＰを渋滞情報として、走行する車両へ送信部Ａ２に送信させる。

以上のように、本実施形態に係る車両渋滞検出装置Ａでは、車両検出部１２が、３次元レーザレーダセンサＡ１の検出結果に基づいて３次元レーダ情報を生成すると共に車道Ｂの車線Ｂ２に存在する車両を検出し、渋滞末尾検出部１３が、車両検出部１２の検出結果に基づいて、進行方向側の先頭の車両から進行方向逆側の車両までを順番に渋滞車両であるか否か判定し、車両が渋滞車両であると判定した場合に当該車両の車体後部末尾の位置を渋滞末尾位置として指定することによって進行方向逆側末尾の渋滞車両の車体後部末尾を渋滞末尾位置として最終的に指定する。
このように、車両渋滞検出装置Ａが、３次元レーザレーダセンサＡ１の検出結果に基づいて車両を検出する為、車両の渋滞の末尾位置を精度良く検出することが可能であり、光量の少ない環境でも渋滞を検出することが可能であり、さらに従来よりも短い時間毎の渋滞を検出することが出来る。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態では、図２に示すように、車道Ｂを走行する車両の後方から３次元レーザレーダセンサＡ１によってレーザパルス光を照射するようにしているが、本発明はこれに限定されない。
例えば、車両渋滞検出装置Ａが、車道Ｂを走行する車両の前方から３次元レーザレーダセンサＡ１によってレーザパルス光を照射するようになっていてもよい。また、車両渋滞検出装置Ａが、車道Ｂを走行する車両の真上から３次元レーザレーダセンサＡ１によってレーザパルス光を照射するようになっていてもよい。

（２）上記実施形態では、渋滞末尾検出部１３が、処理対象車両の移動速度が、１０ｋｍ／ｈ以下である状態が３秒の間継続した場合に、当該処理対象車両が渋滞車両であると判定しているが、本発明はこれに限定されない。
例えば、渋滞末尾検出部１３が、各車両の車間距離を検出し、処理対象車両の進行方向側の車間距離が所定の距離以下である状態が所定の時間継続した場合に、当該処理対象車両が渋滞車両であると判定するようにしてもよい。

（３）上記実施形態では、センサとして、３次元レーザレーダセンサＡ１を採用したが、少ない光量で車両を検出するセンサであれば、当該センサを３次元レーザレーダセンサＡ１の代替にすることが出来る。

Ａ…車両渋滞検出装置、Ａ１…３次元レーザレーダセンサ、Ａ２…送信部、Ａ３…制御部、１…多面体ミラー、２…主走査モータ、３…副走査モータ、４…レーザ光源、５…ハーフミラー、６…集光レンズ、７…受光器、１１…センサ制御部、１２…車両検出部、１３…渋滞末尾検出部、１４…送信制御部

Claims (5)

1. 車両の通過する領域を走査するレーザレーダセンサと、
   前記レーザレーダセンサの検出結果に基づく距離情報と前記レーザレーダセンサの走査方向の情報とからレーダ情報を生成し、前記レーダ情報から前記車両の通過する領域内に存在する車両を検出すると共に検出した車両と前記レーザレーダセンサとの距離に基づいて進行方向側から進行方向逆側の各車両を識別し、進行方向側の車両から進行方向逆側の車両までを順番に渋滞車両であるか否か判定し、最終的な進行方向逆側の渋滞車両を渋滞末尾位置として指定する渋滞末尾指定手段とを、
   具備することを特徴とする車両渋滞検出装置。
2. 前記制御部は、検出した前記車両の移動速度が、所定の移動速度以下である状態が所定の時間継続した場合に、当該車両が渋滞車両であると判定することを特徴とする請求項１に記載の車両渋滞検出装置。
3. 前記制御部は、前記車両の進行方向側の車間距離が、所定の距離以下である状態が所定の時間継続した場合に、当該車両が渋滞車両であると判定することを特徴とする請求項１に記載の車両渋滞検出装置。
4. 前記レーザレーダセンサは、車道を走査し、
   前記制御部は、車線毎に前記渋滞末尾位置を検出する請求項１〜３のいずれかに記載の車両渋滞検出装置。
5. 外部に信号を送信する送信部を具備し、
   前記制御部は、前記渋滞末尾位置を渋滞情報として前記送信部に送信させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両渋滞検出装置。
   

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