JP7047486B2 - 車両計数装置、車両計数方法、及び車両計数プログラム - Google Patents

車両計数装置、車両計数方法、及び車両計数プログラム Download PDF

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Description

本発明は、レーダセンサを用いて車両交通量等を監視する車両計数技術に関する。
今日、一般道路や有料、高速道路は多くの車両に利用されている。これらの道路を利用する場合、交通量、交通渋滞の有無などの交通情報は極めて重要である。従って、道路の適所には、上部に車両情報を遠隔的に取得するためのレーダセンサが設置されている。
特許文献1,2には、路面の上方のガントリに設置されたレーダセンサから斜め下方に向けて所定の指向幅を有する電波信号(レーダ信号)を周期的に送信し、走行中の車両で反射した反射信号を受信して車両を検知する装置が記載されている。車両の検知は、車両の各部からの反射信号を受信する一方、レーダ信号の指向幅や受信信号間の距離等からグループ化処理を施して、車両を特定するようにしている。
特開2012-194784号公報 特開2015-26127号公報
ところで、路面の斜め上方から走行方向下流側に所定の探知幅を有するレーダ信号を放射すると、探知幅に対応して走行方向に探知領域が設定される。そして、車両が主に大型トラックのような大型車両の場合、レーダセンサの下を通過した間近(探知領域内の上流側域)では、大型車両の複数部位からの反射信号をグループ化処理すると1台に認識可能である一方、さらに下流側(探知領域内の下流側域)に進行した時点では、大型トラックの複数部位からの反射信号をグループ化処理すると前後の2台に認識される(いわゆる、オブジェクト割れ)という現象が生じる場合(傾向)がある。すなわち、1台の大型車両を、オブジェクト割れした状態で2台とカウントしてしまうと、車両台数が誤計数されることになって好ましくない。
本発明は、一側面では、このような実情を鑑みてなされたものであり、大型車両に対しても誤計数が防止される車両計数技術を提供することである。
本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。
すなわち、一側面に係る車両計数装置は、走行方向の所定幅の探知領域に向けて斜め上方から周期的に電波信号を送信し、前記探知領域を走行中の車両からの反射信号を受信するレーダセンサ部と、受信した前記反射信号から車両信号を特定する車両特定部と、前記特定された車両信号の走行状態を周期毎に追跡する追跡部と、前記探知領域内に設定された計数域にて前記車両信号の数を計数する計数部とを備え、前記計数部は、前記計数域での計数対象の前記車両信号のうち、走行距離が前記探知領域に比して短いと判定された車両信号に対する計数を禁止するものである。
一側面に係る車両計数方法は、走行方向の所定幅の探知領域に向けて斜め上方から周期的に電波信号を送信し、前記探知領域を走行中の車両からの反射信号を受信するレーダセンサ部から前記反射信号を取得して車両の計測を行う車両計数方法において、受信した前記反射信号から車両信号を特定する車両特定ステップと、前記特定された車両信号の走行状態を周期毎に追跡する追跡ステップと、前記探知領域内に設定された計数域にて前記車両信号の数を計数する計数ステップとを備え、前記計数ステップは、前記計数域での計数対象の前記車両信号のうち、走行距離が前記探知領域に比して短いと判定された車両信号に対する計数を禁止するものである。
一側面に係る車両計数プログラムは、走行方向の所定幅の探知領域に向けて斜め上方から周期的に電波信号を送信し、前記探知領域を走行中の車両からの反射信号を受信するレーダセンサ部から前記反射信号を取得して、プロセッサにより車両の計測を行う車両計数プログラムにおいて、受信した前記反射信号から車両信号を特定する車両特定ステップ、前記特定された車両信号の走行状態を周期毎に追跡する追跡ステップ、及び、前記探知領域内に設定された計数域にて前記車両信号の数を計数する計数ステップ、を前記プロセッサに実行させ、前記計数ステップは、前記計数域での計数対象の前記車両信号のうち、走行距離が前記探知領域に比して短いと判定された車両信号に対する計数を禁止するものである。
前記構成によれば、計数域での計数対象の車両信号のうち、走行距離が前記探知領域に比して短いと判定された車両信号に対する計数が禁止される。従って、いわゆるブロック割れによって生じた偽車両信号に対する誤計数が防止される。なお、上記計数の禁止は、計数の時点で行われる態様の他、一旦計数した後の探知領域での追跡内容に基づいて事後的に偽車両信号の分を差し引く等して誤計数の発生を結果的に禁止する態様でもよい。
前記一側面に係る車両計数装置は、前記レーダセンサ部は、前記探知領域に向けて前記走行方向の上流側の斜め上方から電波信号を送信するもので、前記計数部は、前記車両信号の最初の特定が前記探知領域内の走行方向下流側で行われた場合、当該車両信号の計数を禁止するようにしてもよい。この構成によれば、下流側に車両が走行する場合に、車両信号の最初の特定が前記探知領域内の走行方向下流側で行われた場合、走行距離が前記探知領域に比して短いと判定されて、当該車両信号の計数が禁止される。
前記一側面に係る車両計数装置は、前記追跡部は、周期毎に追跡した共通の車両信号に同一のラベルを付すものとしてもよい。この構成によれば、車両の追記処理が確実に行われる。
前記一側面に係る車両計数装置は、前記追跡部は、前記各車両信号に対し、最初に特定された際の初回特定位置に関する情報を対応して取得し、前記計数部は、前記車両信号に対応して取得された前記初回特定位置が前記探知領域内の走行方向の下流側の場合に前記計数を禁止するようにしてもよい。この構成によれば、初回特定位置に関する情報を参照することで、当該車両信号の誤計数が防止される。
前記一側面に係る車両計数装置は、前記追跡部は、前記各車両信号に対し、最初に付すラベルを前記探知領域内の走行方向の上流側と下流側とで区別可能な種類とし、前記計数部は、前記車両信号に最初に付されたラベルの種類が前記下流側の場合に前記計数を禁止するようにしてもよい。この構成によれば、ラベルの種類を参照することで偽車両信号の誤計数が防止される。
前記一側面に係る車両計数装置は、前記追跡部は、周期毎に前記共通のラベルが付された各車両信号に対し、車両信号毎にラベリング回数を蓄積し、前記計数部は、前記車両信号に対応した前記ラベリング回数が閾値以下の場合に計数を禁止するようにしてもよい。この構成によれば、ラベリング回数を参照することで偽車両信号の誤計数が防止される。
前記一側面に係る車両計数装置は、前記追跡部は、周期毎に連続して特定された車両信号同士の位置情報に基づいてマッチング処理を施してもよい。この構成によれば、車両信号の追跡処理が容易に実行できる。
本発明によれば、いわゆるブロック割れを生じた偽車両に対する誤計数が防止できる。
図1は、実施の形態に係る車両計数装置が適用される一例を示す概略説明図である。 図2は、図1に示す車両計数装置の探知領域の一例を説明する平面図である。 図3は、実施の形態に係る車両計数装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 図4は、物標位置とグループ化処理の関係の一例を説明する概略平面図である。 図5は、実施の形態に係る車両計数の処理手順の一例を示すフローチャートである。
以下、本発明の一側面に係る実施の形態(以下、「本実施形態」と表記する)を、図面に基づいて説明する。ただし、以下で説明する本実施形態は、あらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。つまり、本発明の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。なお、本実施形態において登場するデータを自然言語により説明しているが、より具体的には、コンピュータが認識可能な疑似言語、コマンド、パラメータ、マシン語等で指定される。
<適用例>
図1は、実施の形態に係る車両計数装置が適用される一例を示す概略説明図である。図2は、図1に示す車両計数装置の探知領域の一例を説明する平面図である。
図1の例示では、道路は2車線の車線31で形成されている。各車線31には、例えば車両41,51が下流側(図1の左方)に向いて走行している。ここでは、車両41は大型トラック等の大型車両であり、車両51は普通乗用車である。路側には、支柱32が立設され、所定高さでガントリ321が車線31側に延設されている。ガントリ321の適所、例えば両車線31の中間位置上には、電波信号を送受信するレーダセンサ部10が設置されている。
支柱32の適所には、レーダセンサ部10の動作を制御すると共に探知信号を取り込む制御ユニット20が設置されている。本実施の形態に係る車両計数装置1は、レーダセンサ部10と制御ユニット20とを備えている。制御ユニット20は、支柱32に設置される他、図外の交通管理セン等に配置され、レーダセンサ部10との間で有線又は無線で通信する形態でもよい。
レーダセンサ部10は、所定の指向幅を有する電波信号100が走査されて送信及び受信が行われる。電波信号100は指向幅θに対して所定の周期、例えば数Hz~数十Hz程度で送信が繰り返される。この例では、電波信号100はマイクロ~ミリ波の波長を有するもので、水平方向にdθ、垂直方向に所定の角度を有するビームである。レーダセンサ部10は、かかる電波信号100を走行方向下流側に向けて斜め下方に走査しつつ放射することで、両車線31を含み、かつ走行方向の探知開始位置Dsから探知終了位置Deの間を探知領域Zdとする。図1、図2において、探知開始位置Dsの位置はレーダセンサ部10から例えば10m程度であり、探知領域Zd幅は例えば50m程度としてよい。探知終了位置Deは探知車両の台数を計数する車両計数域Ca(カウントエリア)に対応してよい。
車両41,51は、上流側から探知開始位置Dsを通過して探知領域Zdに進入すると、反射した反射信号がレーダセンサ部10で受信される。車両41,51は、探知領域Zdの下流端の車両計数域Caを通過する際に、後述するように制御ユニット20で計数される。
<ハードウェア構成図>
図3は、実施の形態に係る車両計数装置のハードウェア構成の一例を示す図である。レーダセンサ部10は、図1、図2に示す電波信号100を送信し、車両からの反射信号を受信するレーダアンテナ11を備えると共に、送信トリガを所定周期で生成し、レーダアンテナ11に出力する電波信号送信器12、受信信号をデジタル信号に変換するA/D回路14を備えている。なお、電波信号100は、物標までの距離を計測するべく、所定幅を有するパルス信号とされている。なお、物標までの距離は、路面上に投影換算した数値を利用してもよい。
制御ユニット20は、CPU(Central Processing Unit)、主メモリであるRAM(Random Access Memory)、車両計数プログラムや動作制御プログラム、必要なデータ等を記憶するROM(Read Only Memory)等を含み、情報処理に応じて各構成要素の制御を行う。記憶部200は、前記RAM、ROMを含むものである。車両計数プログラムを制御ユニット20に送信してインストールすることで、車両計数処理が実行される。
制御ユニット20は、送信制御部21、物標計測部22、車両特定部23、追跡部24、及び車両計数部25を備えている。
送信制御部21は、所定の周期毎に送信トリガを生成し、電波信号送信器12に出力する。なお、電波の送信は、角度dθ分ずつ走査しながら行われる。全体の指向幅θは、例えば1走査分の指向幅の1~数倍が設定可能である。なお、周期とは指向幅θ分の送信に要する時間をいう。
物標計測部22は、A/D回路14から出力されるデジタル信号から所定レベル以上の信号を物標信号として検出すると共に、電波の送信時から物標で反射して帰来し、受信された時点までの電波伝搬時間から換算して物標までの距離の計測を行う。物標計測部22は、距離と走査方向の角度の情報から、物標の位置が計測される。計測情報は、角度dθ毎に記憶部200に蓄積されることで、1周期分ずつの検知情報が得られる。電波信号100は、主にレーダアンテナ11と対面する車両の表面各部位から反射し、従って1回の受信毎に距離方向に複数の信号が受信される。図2において、大型の車両41は、例えば物標信号4111,4112のように複数の信号で検出され、普通乗用車である車両51も同様に複数の物標信号511のように、1個又は複数の信号で検出される。
車両特定部23は、物標計測部22で計測された1個又は複数の物標信号から1台の車両信号として特定する処理(グループ化処理)を行う。例えば、図2の例では、2個の物標信号4111,4112から1台の車両信号411が特定される。車両特定部23におけるグループ化処理は、隣接の走査角度範囲内で、かつ距離、必要な場合には(ドップラー成分から換算される)走行速度等を含めて、それらの差分が所定範囲内に含まれる複数の物標信号を周知の方法で単一の車両信号と判定して1つのグループにグループ化することをいう。なお、本実施形態において、物標計測部22と車両特定部23とで車両特定部を構成してもよい。
ところで、大型の車両41の場合、探知領域Zd内の下流側(図2の下流側Zb)において、前述したような、いわゆるブロック割れ現象が生じる。ここで、ブロック割れ現象について、図4を参照して説明する。
図4は、物標位置とグループ化処理の関係の一例を説明する概略平面図である。図中の矢印は走行方向を示している。図4(A)は、大型の車両41が探知領域Zd内の上流側を走行している場合、図4(B)は、同じ車両41が探知領域Zd内の下流側Zbを走行している場合を示している。下流側Zbは、ブロック割れ現象が生じ易い領域として設定している。
図4(A)において、複数の物標信号4111が検知されている。これら複数の物標信号4111は、それぞれの差分が所定範囲内にあり、1つの車両信号411として特定されている。一方、図4(B)において、複数の物標信号4111,…,4112,…が検知されている。これらの複数の物標信号4111,…,4112,…の内、物標信号4111,…と物標信号4112,…とは、例えば、走行方向において所定の距離だけ離間していることから、グループ化処理において、本来は1台であるにも拘わらず、2台の車両信号411,412として特定されている。図4中、車両信号の数は車両計数域Caで計数されるため、図4(B)のようにブロック割れしたままでは、車両台数は誤計数される。
追跡部24は、ブロック割れ現象によって発生した偽車両信号の台数計数を禁止するためのトラッキング処理を行うものである。追跡部24による、偽車両信号の数の計数を禁止するためのトラッキング方法は種々の態様が考えられる。ここでは、その一例を説明し、他の方法は後述する。
追跡部24は、1周期の送受信で検知された車両信号の情報を記憶部200に一時的に記憶し、例えば連続して特定された車両信号間の位置を比較、すなわちマッチング処理することで、共通の車両信号の特定を行う。車両信号の共通化は、例えば、送信周期、指向幅、また平均的な走行速度等を考慮して、距離方向、角度方向の差分が追跡処理のための所定範囲内に含まれるか否かで判定される。なお、走行速度は、例えば前回及び前々回の追跡処理から取得可能である。共通の車両信号と判定された車両信号は、例えば既に特定されている車両信号に付されているラベルと同一のラベルが付され、受信周期毎に更新されながら逐次記憶部200に更新記憶される。
従って、図4(A)のように、通常の車両信号411は、探知処理の開始付近(探知領域Zd内の少なくとも上流側)で最初のラベリングが行われる。また、図4(B)のように、偽車両信号412が生成された場合、当該偽車両信号412には、途中で新たなラベルが付される。ラベルは、初回のラベリング時の位置情報を対応付けて記憶部200に更新記憶される。これにより、ラベルが、どの時点から、すなわち探知領域Zd内の上流側からか、下流側Zbから検知されたものかが識別可能となる。
車両計数部25は、車両計数域Caを通過する車両信号が検知されると、計数値が1だけインクリメントする。車両計数部25は、計数対象の車両信号に対してそのラベル情報とラベルが付された時点の情報とから、偽車両信号か否かを判定し、偽車両信号と判定した場合には、計数動作を禁止(パス)する。これにより、いわゆるブロック割れで生じた偽車両信号が計数されないため、正しい交通量が得られる。
<動作例>
図5は、実施の形態に係る車両計数の処理手順の一例を示すフローチャートである。まず、送信タイミングか否かが判断され(ステップS1)、送信タイミングであれは、受信動作が開始され、受信された反射信号から各物標信号の位置(距離、角度)が計測される(ステップS3)。次いで、車両特定部23によるグループ化処理によって各物標信号に対して車両特定処理が実行される(ステップS5)。そして、前回特定された車両信号との照合によって今回の車両信号のトラッキング処理が実行され、共通の車両信号と判定された車両信号に対して同一のラベルの付与が行われる(ステップS7)。これによって追跡処理が行われる。
続いて、車両計数域Caに到達し、乃至通過する車両信号の有無が判断され(ステップS9)、否定される場合には、本フローがスルーされる。一方、首肯される場合、当該車両信号が最初に特定された時点が上流側かどうかが、または付されたラベルに対応する初回特定情報が読み出されて、探知領域Zdの上流側か否かが判定される(ステップS11)。判定が首肯された場合、当該車両信号に対して台数の計数処理が実行され、所定の管理処理が行われる(ステップS13)。一方、判定が否定された場合、当該車両信号に対する計数動作は禁止される(ステップS15)。
<作用・効果>
以上の実施形態では、探知領域Zd内の下流側Zbでブロック割れ現象が発生しても、偽車両信号に対する誤計数が防止される。なお、ブロック割れ現象によって偽車両信号が一時的に出現しても、車両計数域Caに到達し乃至通過するまでの間に消滅した場合には、誤計数は行われることはない。
<変形例>
前記実施の形態では、偽車両信号を探知領域に対して走行距離が短いものと扱ったが、走行距離は、距離情報そのものの他、ブロック割れが発生した時点乃至位置に関連する情報、またはブロック割れが終了した時点乃至位置に関連する情報を等価的に作成し、利用する態様でもよい。
前記実施の形態では、下流側走行車線での探知において、偽車両信号を探知領域Zdに比して短い走行距離を有するものとして、かかる走行距離の長短を、各車両信号について、最初に特定された際の初回特定位置に関する情報を利用したが、その他の態様として下記(1)、(2)も採用可能である。
(1)例えば、各車両信号に対し、最初に付すラベルを探知領域Zd内の走行方向の上流側と下流側Zbとで区別可能な種類とし、車両計数部25が、車両信号を計数する時点で、車両信号に付されたラベルの種類によって計数と計数禁止とを判断するようにしてもよい。識別可能なラベルとは、単にa系列、b系列という形態でもよい。これによれば、b系列のラベルが付された車両信号は偽車両信号として扱うことができる。また、最初に特定された初回特定位置に代えて、初回の検知位置情報そのものを利用してもよい。
(2)また、他の態様として、周期毎に共通のラベルが付された各車両信号に対し、車両信号毎にラベリング回数を蓄積し、車両計数部25が、車両信号の数を計数する時点で、車両信号に対応したラベリング回数が閾値以下の場合、計数を禁止するようにしてもよい。ラベリング回数が閾値以下の場合には、探知領域Zd内の下流側Zbで検知が開始されたと判断することができ、かかる車両は偽車両信号として扱うことができる。なお、ラベリング回数に代えて車両の特定回数を利用してもよい。
また、前記実施の形態では、車両計数域Caを探知領域Zdの下流端に設置したが、その他、ブロック割れ現象が発生する虞のある適宜の位置に設置するようにしてもよい。この場合、すなわち、車両信号が車両計数域Caを通過する時点で偽車両信号と判明している場合には、当該時点で計数を禁止し、一方、車両計数域Caを通過した後の追跡の結果、偽車両信号と判明した場合には、例えば判明時点でその分を差し引いて、結果的に当該偽車両信号の計数を禁止するようにすればよい。
さらに、前記実施の形態では、電波信号100を走行方向の下流側に向けて斜め放射したが、逆に走行方向の上流側に向けて斜めに放射して車両監視を行う態様としてもよい。いわゆるブロック割れ現象は、車両が下流に走行する場合の他、上流側に向かってくる場合にも発生することが確認できている。この態様では、探知領域の遠方側から上流に向かって車両が近づいて来る場合に、探知領域の遠方側で偽車両信号が発生しており、近傍側で偽車両信号の多くは消滅することになる。従って、偽車両信号が存在する位置辺りに対応させて車両計数域Caを設定し、車両計数域Caを通過した車両信号のうち、追跡の結果、探知領域内で消滅した、すなわち偽車両信号であった分を差し引くようにすればよい。
さらに、この発明に係る構成と上述した実施形態に係る構成との対応関係は、以下の付記のように記載できる。
<付記>
走行方向の所定幅の探知領域に向けて斜め上方から周期的に電波信号を送信し、前記探知領域を走行中の車両からの反射信号を受信するレーダセンサ部(10)と、
受信した前記反射信号から車両信号を特定する車両特定部(22,23)と、
前記特定された車両信号の走行状態を周期毎に追跡する追跡部(24)と、
前記探知領域内に設定された計数域にて前記車両信号の数を計数する計数部(25)とを備え、
前記計数部(25)は、前記計数域での計数対象の前記車両信号のうち、走行距離が前記探知領域に比して短いと判定された車両信号に対する計数を禁止する車両計数装置(1)。
1 車両計数装置
10 レーザセンサ部
20 制御ユニット
200 記憶部
22 物標計測部(車両特定部)
23 車両特定部(車両特定部)
24 追跡部
25 車両計数部(計数部)
Zd 探知領域
Zb 下流側
Ca 車両計数域

Claims (9)

  1. 走行方向の所定幅の探知領域に向けて斜め上方から周期的に電波信号を送信し、前記探知領域を走行中の車両からの反射信号を受信するレーダセンサ部と、
    受信した前記反射信号から車両信号を特定する車両特定部と、
    前記特定された車両信号の走行状態を周期毎に追跡する追跡部と、
    前記探知領域内に設定された計数域にて前記車両信号の数を計数する計数部とを備え、
    前記計数部は、記車両信号の最初の特定が前記探知領域内の走行方向下流側で行われた場合、当該車両信号の計数を禁止する車両計数装置。
  2. 前記レーダセンサ部は、前記探知領域に向けて前記走行方向の上流側の斜め上方から電波信号を送信する位置に設置されている、
    請求項1に記載の車両計数装置。
  3. 前記追跡部は、周期毎に追跡した共通の車両信号に同一のラベルを付す請求項1、または2に記載の車両計数装置。
  4. 前記追跡部は、前記各車両信号に対し、最初に特定された際の初回特定位置に関する情報を対応して取得し、
    前記計数部は、前記車両信号に対応して取得された前記初回特定位置が前記探知領域内の走行方向の下流側の場合に前記計数を禁止する請求項1~3のいずれかに記載の車両計数装置。
  5. 前記追跡部は、前記各車両信号に対し、最初に付すラベルを前記探知領域内の走行方向の上流側と下流側とで区別可能な種類とし、
    前記計数部は、前記車両信号に最初に付されたラベルの種類が前記下流側の場合に前記計数を禁止する請求項1~3のいずれかに記載の車両計数装置。
  6. 前記追跡部は、周期毎に前記共通のラベルが付された各車両信号に対し、車両信号毎にラベリング回数を蓄積し、
    前記計数部は、前記車両信号に対応した前記ラベリング回数が閾値以下の場合に計数を禁止する請求項1~3のいずれかに記載の車両計数装置。
  7. 前記追跡部は、周期毎に連続して特定された車両信号同士の位置情報に基づいてマッチング処理を施す請求項1~6のいずれかに記載の車両計数装置。
  8. 走行方向の所定幅の探知領域に向けて斜め上方から周期的に電波信号を送信し、前記探知領域を走行中の車両からの反射信号を受信するレーダセンサ部から取得した前記反射信号から車両信号を特定する車両特定ステップと、
    前記特定された車両信号の走行状態を周期毎に追跡する追跡ステップと、
    前記探知領域内に設定された計数域にて前記車両信号の数を計数する計数ステップと、をプロセッサが実行し、
    前記計数ステップは、記車両信号の最初の特定が前記探知領域内の走行方向下流側で行われた場合、当該車両信号の計数を禁止するステップである、車両計数方法。
  9. 走行方向の所定幅の探知領域に向けて斜め上方から周期的に電波信号を送信し、前記探知領域を走行中の車両からの反射信号を受信するレーダセンサ部から取得した前記反射信号から車両信号を特定する車両特定ステップ、
    前記特定された車両信号の走行状態を周期毎に追跡する追跡ステップ、及び
    前記探知領域内に設定された計数域にて前記車両信号の数を計数する計数ステップ、をロセッサに実行させ、
    前記計数ステップは、記車両信号の最初の特定が前記探知領域内の走行方向下流側で行われた場合、当該車両信号の計数を禁止するステップである、車両計数プログラム。
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