WO2022215246A1 - 道路監視システム、道路監視装置、道路監視方法、及び非一時的なコンピュータ可読媒体 - Google Patents

Abstract

（課題）車両速度算出の精度を向上する。 （解決手段）道路に敷設された光ファイバケーブルから受信した光信号に基づいて、第１時間範囲及び第１距離範囲における道路における車両の走行状態に応じた第１パターンを抽出し、第１パターンに基づいて、第１時間範囲に含まれる時点数又は第１距離範囲に含まれる位置数を減少させた、第２パターンを生成し、第２パターンに基づいて、道路における車両の走行速度を算出する。

Description

道路監視システム、道路監視装置、道路監視方法、及び非一時的なコンピュータ可読媒体

　本発明は、例えば、光ファイバセンサを用いて車両の運行を監視する技術に関する。

　光ファイバセンシングとは、光ファイバを振動、温度、又は歪み等のセンサとして使用する技術である。光ファイバセンシングの適用先として交通流俯瞰監視が挙げられる。ここで、交通流俯瞰監視とは、ある時点における交通流の状況（例えば、車両の走行速度、渋滞等）をある地理的領域（例えば、地図）において俯瞰的に監視することである。

　一般的に、高速道路における交通流の監視は交通量計やＣＣＴＶ（Closed-circuit Television）等の既存のセンサを用いて行われる。しかしながら、死角が生じないようにセンサを設置するには、莫大な数のセンサが必要となるという問題があった。

　そこで、既存センサの補完技術として、莫大な数のセンサを設置する代わりに、光ファイバセンシングを使用することができる。光ファイバセンシングによる交通流俯瞰監視では、車両の走行により発生する振動を時間及び距離について連続的に計測することによって、車両の走行軌跡が把握される。この走行軌跡から車両の速度等の交通情報を算出することによって、交通流の状況が監視される。精度良く交通流を監視するためには車両の走行軌跡を正確に把握する必要がある。

　光ファイバセンシングを利用して交通流俯瞰監視を行う技術の一例が、特許文献１に開示されている。特許文献１の道路監視システムでは、道路に沿って敷設された光ファイバケーブルが、車両の走行に伴う振動を検出するセンシング媒体として使用される。これによって、特許文献１の道路監視システムは、道路を通行する車両の通行状況を監視することができる。

国際公開第２０２０／１１６０３０号

　道路に沿って敷設されている光ファイバケーブルでは、「管路やラック等への光ファイバケーブルの敷設方法や道路を走行する車両の速度や重量等」（以下、「敷設状況」と称す）によって、光ファイバケーブルへの振動の伝わり方が変化する。例えば、トラックが走行している場合、その重量が重いために大きな振動が発生する。そのため、車両周辺だけでなく広範囲に渡って振動が計測されることがある。光ファイバセンシングでは、計測された振動情報から車両の走行軌跡を抽出し、その走行軌跡から走行速度等の交通情報が算出される。ところが、特許文献１に開示されている技術では、車両の走行時の振動が比較的広範囲において計測される場合、走行軌跡が不明瞭になって上手く抽出されない結果、正確な交通情報を算出することができないという問題があった。

　本発明は、上述した課題に鑑みてなされたもので、車両速度算出の精度を向上することを主たる目的とする。

　本発明の一態様において、道路監視システムは、道路に敷設された光ファイバケーブル、及び光ファイバケーブルから光信号を受信する受信手段と、受信した光信号に基づいて、第１時間範囲及び第１距離範囲における道路における車両の走行状態に応じた第１パターンを抽出するパターン抽出手段と、第１パターンに基づいて、第１時間範囲に含まれる時点数又は第１距離範囲に含まれる位置数を減少させた、第２パターンを生成するパターン変換手段と、第２パターンに基づいて、道路における車両の走行速度を算出する算出手段とを含む。

　本発明の一態様において、道路監視装置は、道路に敷設された光ファイバケーブルから光信号を受信する受信手段と、受信した光信号に基づいて、第１時間範囲及び第１距離範囲における道路における車両の走行状態に応じた第１パターンを抽出するパターン抽出手段と、第１パターンに基づいて、第１時間範囲に含まれる時点数又は第１距離範囲に含まれる位置数を減少させた、第２パターンを生成するパターン変換手段と、第２パターンに基づいて、道路における車両の走行速度を算出する算出手段とを含む。

　本発明の一態様において、道路監視方法は、道路に敷設された光ファイバケーブルから受信した光信号に基づいて、第１時間範囲及び第１距離範囲における道路における車両の走行状態に応じた第１パターンを抽出し、第１パターンに基づいて、第１時間範囲に含まれる時点数又は第１距離範囲に含まれる位置数を減少させた、第２パターンを生成し、第２パターンに基づいて、道路における車両の走行速度を算出する。

　本発明の一態様において、非一時的なコンピュータ可読媒体は、道路監視装置が備えるコンピュータに、道路に敷設された光ファイバケーブルから受信した光信号に基づいて、第１時間範囲及び第１距離範囲における道路における車両の走行状態に応じた第１パターンを抽出する処理と、第１パターンに基づいて、第１時間範囲に含まれる時点数又は第１距離範囲に含まれる位置数を減少させた、第２パターンを生成する処理と、第２パターンに基づいて、道路における車両の走行速度を算出する処理とを実行させる道路監視プログラムを格納する。

　本発明によれば、車両速度算出の精度を向上することができるという効果がある。

本発明の第１実施形態における道路監視システムの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態における動作を示す流れ図である。 本発明の第２実施形態における道路監視システムの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態における動作を示す流れ図である。 道路を車両が走行することによって発生する環境変動量を光ファイバセンサで計測した走行軌跡の一例を示す模式図である。 理想的な走行軌跡の一例を示す模式図である。 不明瞭な走行軌跡の一例を示す模式図である。 不明瞭な走行軌跡から誤った傾きの走行軌跡が抽出される一例を示す模式図である。 不明瞭な走行軌跡を明瞭化する動作を示す模式図である。 本発明の第３実施形態における道路監視システムの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態における動作を示す流れ図である。 走行軌跡が有する距離及び時間方向のデータ幅の一例を示す模式図である。 本発明の第４実施形態における道路監視システムの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第４実施形態における動作を示す流れ図である。 不明瞭な走行軌跡を明瞭化する動作を示す模式図である。 本発明の各実施形態における道路監視装置を実現可能なハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

　以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。尚、全ての図面において、同等の構成要素には同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
［第１実施形態］
　本発明の各実施形態の基本である本発明の第１実施形態について説明する。
［構成の説明］
　図１は、本発明の第１実施形態における道路監視システムの構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態における道路監視システム（１００）は、光ファイバケーブル（１１）と、道路監視装置（１２０）とを含む。

　光ファイバケーブル（１１）は、通信用の光ファイバケーブルであり、道路に敷設される。

　道路監視装置（１２０）は、受信部（１５０）と、パターン抽出部（２２０）と、パターン変換部（２３０）と、算出部（２４０）とを含む。

　受信部（１５０）は、光ファイバケーブル（１１）から光信号を受信する。ここで、受信部（１５０）が受信する光信号は、光ファイバケーブル（１１）において検出される検出値（以下、「環境変動量」と称す）の時系列である。環境変動量は、光ファイバケーブル（１１）が敷設された環境において発生した振動に応じて変化する。環境変動量は、例えば、光ファイバケーブル（１１）へ送信される信号の後方散乱光である。環境変動量の時系列が光ファイバケーブル（１１）の長さ方向における各位置で独立に発生した振動に起因するパルスの重ね合わせであり、パルスの時間幅がパルスの伝播に要する時間幅に比べて十分に短く、且つパルスが十分に粗であることとする。この場合、パルスの伝播速度が一定なので、各パルスが検出されたタイミングは、光ファイバケーブル（１１）における各パルスの発生位置に対応付け可能である。道路の特定の位置を車両が通過すると道路の振動が発生し、道路の振動に起因して道路に敷設された光ファイバケーブル（１１）において環境変動量のパルスが発生する。

　パターン抽出部（２２０）は、受信した光信号に基づいて、第１時間範囲及び第１距離範囲における道路における車両の走行状態に応じた第１パターンを抽出する。ここで、第１パターンは、各環境変動量がその発生位置に対応付けられた環境変動量の時系列である。

　パターン変換部（２３０）は、第１パターンに基づいて、第１時間範囲に含まれる時点数又は第１距離範囲に含まれる位置数を減少させた、第２パターンを生成する。

　ここで、「距離範囲」とは、光ファイバケーブル（１１）の長さ方向における距離の範囲である。「位置数」とは、ある「距離範囲」に含まれる距離の単位の個数である。「距離の単位」の個数は、上述した、各パルスが検出されたタイミングを光ファイバケーブル（１１）における各パルスの発生位置に対応付ける際に決定される。例えば、「距離範囲」が第１距離範囲の場合について説明する。この場合において、第１距離範囲の幅が１キロメートルであって、光ファイバケーブル（１１）の長さ方向における「距離の単位」が１０メートルである場合、第１距離範囲に含まれる位置数は１０００／１０＝１００で１００である。

　又、「時間範囲」とは、環境変動量の一連の時系列が検出された時間の範囲である。「時点数」とは、ある「時間範囲」に含まれる各時系列間の検出周期の個数である。例えば、「時間範囲」が第１時間範囲の場合について説明する。この場合、第１時間範囲の幅が１０分であって、各時系列間の検出周期が１分である場合、第１時間範囲に含まれる時点数は１０／１＝１０で１０である。

　又、第２パターンは、第１パターンと同様に、各環境変動量がその発生位置に対応付けられた環境変動量の時系列である。但し、環境変動量の時系列に含まれる環境変動量の個数（位置数及び時間数）が異なる。

　算出部（２４０）は、第２パターンに基づいて、道路における車両の走行速度を算出する。ここで、算出部（２４０）は、環境変動量の時系列を連続的に検出することによって、光ファイバケーブル（１１）における振動の発生位置の時間変化（即ち、車両の走行）を検知する。算出部（２４０）は、例えば、第２パターンにおける車両の走行軌跡に基づいて車両の走行速度を算出する。算出部（２４０）は、例えば、走行軌跡を直線近似することによって車両の走行速度を算出する。
［動作の説明］
　図２は、本発明の第１実施形態における動作を示す流れ図である。

　まず、パターン抽出部（２２０）は、受信した光信号に基づいて、第１時間範囲及び第１距離範囲における道路における車両の走行状態に応じた第１パターンを抽出する（ステップＳ２１０）。

　続いて、パターン変換部（２３０）は、第１パターンに基づいて、第１時間範囲に含まれる時点数又は第１距離範囲に含まれる位置数を減少させた、第２パターンを生成する（ステップＳ２２０）。

　続いて、算出部（２４０）は、第２パターンに基づいて、道路における車両の走行速度を算出する（ステップＳ２３０）。
［効果の説明］
　以上説明したように、本実施形態における道路監視装置（１２０）では、パターン抽出部（２２０）は、受信した光信号に基づいて、第１時間範囲及び第１距離範囲における道路における車両の走行状態に応じた第１パターンを抽出する。そして、パターン変換部（２３０）は、第１パターンに基づいて、第１時間範囲に含まれる時点数又は第１距離範囲に含まれる位置数を減少させた、第２パターンを生成する。ここで、第２パターンにおける車両の走行軌跡は、第１パターンにおける車両の走行軌跡に比べて幅が細い。算出部（２４０）は、第１パターンにおける車両の走行軌跡に比べて幅が細い第２パターンに基づいて、第１パターンに基づく場合よりも正確に、道路における車両の走行速度を算出する。従って、本実施形態における道路監視装置（１２０）には、車両速度算出の精度を向上することができるという効果がある。

　尚、パターン変換部（２３０）は、第２パターンにおける車両の走行軌跡が消滅しないように、第１時間範囲に含まれる時点数又は第１距離範囲に含まれる位置数を決定してもよい。この場合には、本実施形態における道路監視装置（１２０）には、車両速度算出の失敗を抑制することができるという効果がある。

　又、第１時間範囲に含まれる第２時間範囲又は第１距離範囲に含まれる第２距離範囲における光信号をゼロにしてもよい。この場合には、本実施形態における道路監視装置（１２０）には、計算量や記憶容量を抑制することができるという効果がある。
［第２実施形態］
　本発明の第１実施形態を基本とする本発明の第２実施形態について説明する。
［構成の説明］
　図３は、本発明の第２実施形態における道路監視システムの構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の道路監視システム（１０５）は、光ファイバケーブル（１１）が敷設された環境において発生した振動に応じて変化する、光ファイバケーブル（１１）において検出される検出値（環境変動量）の時系列を取得する。ここで、環境変動量は、光ファイバケーブル（１１）における、送信信号の後方散乱光の大きさである。本実施形態では、道路の特定の位置において車両が通過すると道路の振動が発生し、道路の振動に起因して道路に敷設された光ファイバケーブル（１１）において環境変動量のパルスが発生する。そして、道路監視システム（１０５）は、環境変動量の時系列を連続的に検出することによって、光ファイバケーブル（１１）における振動の発生位置の時間変化（即ち、車両の走行）を検知する。そして、道路監視システム（１０５）は、環境変動量の時系列に基づいて、車両の走行速度を含む交通情報を算出する。交通情報は、更に、車両間隔、車両の加速度、車両台数、又は車両の走行方向等の情報を含んでもよい。道路監視システム（１０５）は、光ファイバケーブル（１１）及び道路監視装置（１２５）を有する。

　道路監視装置（１２５）は、送信器（１３）、サーキュレータ（１４）、受信部（１５５）、及び出力部（１１３）を有する。

　送信器（１３）は、光パルスを、光路を介してサーキュレータ（１４）へ送信する。

　サーキュレータ（１４）は、送信器（１３）から送信された光パルスを光ファイバケーブル（１１）へ出力し、光ファイバケーブル（１１）から戻ってくる光パルスの後方散乱光を、光路を介して受信部（１５５）へ出力する。

　受信部（１５５）は、サーキュレータ（１４）から受信した後方散乱光に基づいて交通情報を算出し、算出した交通情報を出力部（１１３）へ出力する。

　出力部（１１３）は、交通情報を外部へ出力する。

　受信部（１５５）は、検出器（１６）、データ処理部（１７）、メモリ（１８）、データ形式変更部（１９５）（パターン抽出部及びパターン変換部の一例）、軌跡抽出部（１１０）（算出部の一例）、データ抽出部（１１１）（算出部の一例）、及び交通情報算出部（１１２）を有する。

　検出器（１６）は、受光した光パルスの後方散乱光を電気信号に変換し、変換した電気信号をデータ処理部（１７）へ出力する。

　データ処理部（１７）は、入力されたアナログデータである電気信号をデジタルデータに変換することによって環境変動量を取得し、メモリ（１８）へ出力する。

　メモリ（１８）は、環境変動量の時系列を表すデータ（環境変動量データ）を各環境変動量の発生位置を算出可能な形式で所定時間分蓄積する。

　データ形式変更部（１９５）は、交通情報を算出すべき距離及び時間の範囲（交通情報算出範囲）を決定する。又、データ形式変更部（１９５）は、交通情報算出範囲を距離及び時間方向に延長した、車両の走行軌跡を抽出するために用いられる距離及び時間の範囲（軌跡抽出範囲）に対応する、環境変動量データの範囲を導出する。又、データ形式変更部（１９５）は、メモリ（１８）上の軌跡抽出範囲の格納領域に、導出した範囲の環境変動量データをコピーする。又、データ形式変更部（１９５）は、軌跡抽出範囲の距離幅及び時間幅のそれぞれが延長前と同じになるように、コピーされた環境変動量データを縮小する。

　軌跡抽出部（１１０）は、軌跡抽出範囲の格納領域に格納された環境変動量データに基づいて、走行軌跡を抽出する。

　データ抽出部（１１１）は、抽出された走行軌跡を表すデータに基づいて、車両の走行速度を算出する。

　交通情報算出部（１１２）は、車両の走行速度や車両の走行軌跡等に基づいて、交通情報を生成する。
［動作の説明］
　道路監視システム（１０５）の動作について図３及び４を参照して説明する。図４は、本発明の第２実施形態における動作を示す流れ図である。

　まず、データ処理部（１７）は、車両の走行によって光ファイバケーブル（１１）に加えられた振動に起因して変動する環境変動量の時系列を取得する（ステップＳ０１）。ここで、光パルスの送信から後方散乱光を受信するまでに要する時間差に基づいて、各環境変動量が検出されたタイミングを、光ファイバケーブル（１１）における各環境変動量の発生位置に対応付けることが可能である。そこで、データ処理部（１７）は、例えば、光パルスが送信された際の環境変動量に、その光パルスが送信された時間の情報を対応付けることによって、各環境変動量の発生位置を算出可能にする。

　次に、メモリ（１８）は、取得された環境変動量データを各環境変動量の発生位置を算出可能な形式で所定時間分蓄積する（ステップＳ０２）。メモリ（１８）は、例えば、光パルスが送信された際の環境変動量に、その光パルスが送信された時間の情報が対応付けられた、環境変動量データを蓄積する。

　続いて、データ形式変更部（１９５）は、交通情報算出範囲を決定する（ステップＳ０３）。データ形式変更部（１９５）は、例えば、道路監視装置（１２５）が保持している設定に基づいて、交通情報算出範囲を決定する。

　続いて、データ形式変更部（１９５）は、軌跡抽出範囲に対応する、環境変動量データの範囲を導出する。そして、データ形式変更部（１９５）は、メモリ（１８）上の軌跡抽出範囲の格納領域に、導出した範囲の環境変動量データをコピーする（ステップＳ０４）。ここで、軌跡抽出範囲は、交通情報算出範囲を含み、交通情報算出範囲より広い範囲である。

　続いて、データ形式変更部（１９５）は、軌跡抽出範囲の距離幅及び時間幅のそれぞれが延長前と同じになるように、コピーされた環境変動量データを縮小する（ステップＳ０５）。ここで、交通情報算出範囲は、例えば、１ｋｍ（キロメートル）×１分の平均車両速度を含む交通情報を算出する場合には１ｋｍ及び１分の範囲であり、２ｋｍ×２分の交通情報を算出する場合には２ｋｍ及び２分の範囲である。例えば、軌跡抽出範囲の距離幅及び時間幅のそれぞれが交通情報算出範囲の２倍に延長された場合には、軌跡抽出範囲の格納領域に含まれる環境変動量データは距離及び時間方向のそれぞれについて半分に間引きされる。より具体的には、例えば、奇数番目の距離及び奇数番目の時間に対応する環境変動量データが削除される。

　続いて、軌跡抽出部（１１０）は、軌跡抽出範囲の格納領域に格納された環境変動量データに基づいて、走行軌跡を抽出する（ステップＳ０６）。軌跡抽出部（１１０）は、例えば、距離及び時間を軸とする平面上に分布する環境変動量データにおいて、所定の閾値より大きな値（高値）の帯を最小二乗法を用いて直線近似することによって、走行軌跡を抽出する。

　続いて、データ抽出部（１１１）は、抽出された走行軌跡を表すデータに基づいて、車両の走行速度を算出する（ステップＳ０７）。データ抽出部（１１１）は、例えば、上述した近似直線の傾きに基づいて車両の走行速度を算出する。

　続いて、交通情報算出部（１１２）は、ステップＳ０７で算出された車両の走行速度やステップＳ０６で抽出された車両の走行軌跡等に基づいて、例えば、車両の平均速度等を含む交通情報を生成する（ステップＳ０８）。
［効果の説明］
　次に、本実施形態における効果について図５乃至９を参照して説明する。図５乃至９において、グラフの縦軸は時間であり、グラフの横軸は距離である。図５乃至９のグラフにおいて、実線は車両の走行軌跡を表し、網掛けされた帯は環境変動量の高値を表し、破線は環境変動量から抽出される車両の走行軌跡を表す。図５は、道路を車両が走行することによって発生する環境変動量を光ファイバセンサで計測した走行軌跡の一例を示す模式図である。図６は、理想的な走行軌跡の一例を示す模式図である。図７は、不明瞭な走行軌跡の一例を示す模式図である。図８は、不明瞭な走行軌跡から誤った傾きの走行軌跡が抽出される一例を示す模式図である。図９は、不明瞭な走行軌跡を明瞭化する動作を示す模式図である。

　まず、一般的な道路監視技術について説明する。図５に示すように光ファイバケーブルに沿って車両が走行することとする。この場合、理想的には図６の破線で示すように環境変動量データの高値と一致する位置と傾きにおいて、走行軌跡が抽出される。しかしながら、光ファイバケーブルの敷設状況によっては、図７に示されるように広がりを持った環境変動量データが取得され、走行軌跡が不明瞭になる場合がある。このような状況では図８に破線で示すように、環境変動量データと異なる傾きで走行軌跡が抽出され、誤った交通情報が算出されることがある。

　一方、本実施形態では、図９に示すように、交通情報算出範囲を距離及び時間それぞれについて延長し、延長された範囲における環境変動量データのコピーを延長前と同じサイズになるように縮小することによって、走行軌跡が抽出される。これによって、高値を示す環境変動量が広がり不明瞭であった場合であっても、走行軌跡の幅が縮められて明瞭化される。その結果、本実施形態には、環境変動量データから正しい傾きの走行軌跡を抽出し、車両速度に関連する情報を含む交通情報の算出精度を向上させることができるという効果がある。

　尚、本実施形態の内容は上述した説明に限定されない。

　上述の説明においては、交通情報算出範囲に含まれる環境変動量データを距離及び時間方向の両方について延長し、延長前と同じサイズとなるように縮小する例を示した。しかしながら、本実施形態では、距離方向のみ又は時間方向のみについて延長し、延長した方向についてのみ縮小してもよい。この場合、本実施形態には、計算量を削減することができるという効果がある。

　又、上述の説明においては、交通情報算出部（１１２）において、ステップＳ０７で走行軌跡に基づいて、平均速度等を含む交通情報を生成する例を示したが、交通情報を生成せずに走行軌跡を出力してもよい。この場合、本実施形態には、個々の車両の走行状況をモニタリングできるという効果がある。
［第３実施形態］
　本発明の第２実施形態を基本とする本発明の第３実施形態について説明する。
［構成の説明］
　図１０は、本発明の第３実施形態における道路監視システムの構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の道路監視システム（１０６）は、光ファイバケーブル（１１）において環境変動量の時系列を取得する。道路監視システム（１０６）は、光ファイバケーブル（１１）及び道路監視装置（１２６）を有する。

　道路監視装置（１２６）は、送信器（１３）、サーキュレータ（１４）、受信部（１５６）、及び出力部（１１３）を有する。

　受信部（１５６）は、検出器（１６）、データ処理部（１７）、メモリ（１８）、延長量算出部（８０）（パターン変換部の一例）、データ形式変更部（１９６）（パターン抽出部及びパターン変換部の一例）、軌跡抽出部（１１０）（算出部の一例）、データ抽出部（１１１）（算出部の一例）、及び交通情報算出部（１１２）を有する。

　延長量算出部（８０）は、メモリ（１８）に蓄積された環境変動量データにおける走行軌跡に含まれる、距離又は時間それぞれの方向に連続して並んだ環境変動量データの高値を示す位置数又は時点数（それぞれ、「軌跡距離幅」、「軌跡時間幅」と称す）を抽出する。そして、延長量算出部（８０）は、最小の軌跡距離幅、及び最小の軌跡時間幅を取得する。そして、延長量算出部（８０）は、最小の軌跡距離幅及び最小の軌跡時間幅のより小さい方の値を、延長倍率に決定する。ここで、延長倍率は、後述するステップＳ０９（第１実施形態におけるステップＳ０４に対応）において、軌跡抽出範囲を決定するために用いられる、軌跡抽出範囲の交通情報算出範囲に対する距離幅及び時間幅の延長倍率である。そして、延長倍率は、後述するステップＳ０５（第１実施形態と同じ）における軌跡抽出範囲の縮小の結果、縮小後の走行軌跡の距離幅及び時間幅が１未満になって走行軌跡が失われることをさけるために決定される。但し、本実施形態では、延長倍率が１になると、軌跡抽出範囲は実質的に延長及び縮小されない。そこで、本実施形態では、延長倍率が２以上であることとする。即ち、本実施形態では、最小の軌跡距離幅及び最小の軌跡時間幅共に２以上であるような、距離及び時間方向の分解能を有する環境変動量データが利用可能であることとする。あるいは、本実施形態では、延長倍率が１になった場合に、エラーの発生を表示する等した上で、以降の処理を中断してもよい。

　データ形式変更部（１９６）は、交通情報算出範囲を決定し、延長量算出部（８０）によって決定された延長倍率に基づいて軌跡抽出範囲を決定する。そして、データ形式変更部（１９６）は、軌跡抽出範囲に対応する環境変動量データの範囲を導出し、メモリ（１８）上の軌跡抽出範囲の格納領域に、導出した範囲の環境変動量データをコピーする。

　他の構成は第２実施形態と同じである。
［動作の説明］
　道路監視システム（１０６）の動作について図１０及び１１を参照して説明する。図１１は、本発明の第３実施形態における動作を示す流れ図である。

　ステップＳ０１及びステップＳ０２の動作は、第２実施形態と同じである。

　ステップＳ０２に続いて、延長量算出部（８０）は、メモリ（１８）に蓄積された、交通情報算出範囲に対応する環境変動量データにおける走行軌跡に含まれる軌跡距離幅及び軌跡時間幅を抽出し、最小の軌跡距離幅及び最小の軌跡時間幅を取得する。そして、延長量算出部（８０）は、最小の軌跡距離幅及び最小の軌跡時間幅のより小さい方の値を、軌跡抽出範囲の交通情報算出範囲に対する延長倍率に決定する（ステップＳ０９）。ここで、例えば、延長倍率が２ならば、軌跡抽出範囲の距離幅及び時間幅はそれぞれ、交通情報算出範囲の２倍に延長される。

　続いて、データ形式変更部（１９６）は、ステップＳ０９で決定された延長倍率に基づいて軌跡抽出範囲を決定する。そして、データ形式変更部（１９６）は、軌跡抽出範囲に対応する環境変動量データの範囲を導出し、メモリ（１８）上の軌跡抽出範囲の格納領域に、導出した範囲の環境変動量データをコピーし（ステップＳ１０）、ステップＳ０５の処理へ進む。

　ステップＳ０５乃至Ｓ０８における動作は、第２実施形態と同じである。

　他の動作は第２実施形態と同じである。
［効果の説明］
　次に、本実施形態における効果について図１２を参照して説明する。図１２は、走行軌跡が有する距離及び時間方向のデータ幅の一例を示す模式図である。図１２において、右側の部分は、左側に示した交通情報算出範囲が各環境変動量データに分割されていることを示している。即ち、格子状に分割された各領域が各環境変動量データを示す。

　本実施形態では、環境変動量データに含まれる最小の軌跡距離幅及び最小の軌跡時間幅をそれぞれ取得する。そして、そのうち小さい方の値を延長倍率として、延長倍率を交通情報算出範囲の距離幅及び時間幅に掛け合わせることによって、軌跡抽出範囲の距離幅及び時間幅を算出する。そして、環境変動量データは交通情報算出する距離及び時間毎に分割され、分割されたデータは延長倍率を乗じられた距離幅及び時間幅になるように延長されて、軌跡抽出範囲の環境変動量データが算出される。そして、軌跡抽出範囲の環境変動量データは、延長前と同じサイズを有するように縮小される。その結果、縮小処理によって走行軌跡を消すことなく、環境変動が広がり不明瞭となった車両走行軌跡の幅を縮めて明瞭化させることができ、環境変動量データから正しい傾きの軌跡を抽出しやすくなる。

　本実施形態では、図１２に示すように、メモリ（１８）に蓄積された環境変動量データに含まれる距離幅及び時間幅が抽出され、最小の軌跡距離幅及び最小の軌跡時間幅が取得される。そして、延長量算出部（８０）は、最小の軌跡距離幅及び最小の軌跡時間幅のより小さい方の値を延長倍率に決定する。図１２に示した例では、２つの走行軌跡のうち、左側の走行軌跡の方が幅が狭く、その最小の軌跡距離幅及び最小の軌跡時間幅共に２であり、延長倍率は２になる。交通情報算出範囲の幅が１ｋｍ×１分である場合、軌跡抽出範囲の距離幅は２ｋｍ、時間幅は２分になる。そして、第２実施形態において図９を参照して説明したように、交通情報算出範囲を距離及び時間それぞれについて延長し、延長された範囲における環境変動量データのコピーが延長前と同じサイズとなるように縮小された後に、走行軌跡が抽出される。これによって、交通情報算出範囲における走行軌跡が広がり不明瞭であった場合であっても、縮小後の軌跡抽出範囲における走行軌跡の幅が縮められて明瞭化される。その結果、本実施形態には、軌跡抽出範囲の縮小後に走行軌跡が失われることなく、環境変動量データから正しい傾きの走行軌跡を抽出し、車両速度に関連する情報を含む交通情報の算出精度を向上させることができるという効果がある。

　尚、本実施形態の内容は上述した説明に限定されない。

　上述の説明においては、交通情報算出範囲に含まれる環境変動量データを距離及び時間方向の両方に延長し、延長前と同じサイズとなるように縮小する例を示した。しかしながら、本実施形態では、距離方向のみ又は時間方向のみについて延長し、延長した方向についてのみ縮小してもよい。この場合、本実施形態には、計算量を削減することができるという効果がある。

　又、上述の説明においては、交通情報算出部（１１２）において、ステップＳ０７で走行軌跡に基づいて、平均速度等の交通情報を生成する例を示したが、交通情報を生成せずに、走行軌跡を出力してもよい。この場合、本実施形態には、個々の車両の走行状況をモニタリングできるという効果がある。

　又、上述の説明においては、交通情報算出範囲における環境変動量データの最小の軌跡幅を有する走行軌跡から延長倍率を算出する例を示したが、蓄積された全ての環境変動量データの最小の軌跡幅を有する走行軌跡から延長倍率を算出してもよい。この場合、本実施形態には、計算量を削減することができるという効果がある。
［第４実施形態］
　本発明の第２実施形態を基本とする本発明の第４実施形態について説明する。
［構成の説明］
　図１３は、本発明の第４実施形態における道路監視システムの構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の道路監視システム（１０７）は、光ファイバケーブル（１１）において環境変動量の時系列を取得する。道路監視システム（１０７）は、光ファイバケーブル（１１）及び道路監視装置（１２７）を有する。

　道路監視装置（１２７）は、送信器（１３）、サーキュレータ（１４）、受信部（１５７）、及び出力部（１１３）を有する。

　受信部（１５７）は、検出器（１６）、データ処理部（１７）、メモリ（１８）、データ分割部（１１００）（パターン変換部の一例）、データ形式変更部（１９７）（パターン抽出部及びパターン変換部の一例）、軌跡抽出部（１１０）（算出部の一例）、データ抽出部（１１１）（算出部の一例）、及び交通情報算出部（１１２）を有する。

　データ分割部（１１００）は、メモリ（１８）に蓄積された環境変動量データを、交通情報算出範囲毎の分割データに分割する。

　データ形式変更部（１９７）は、交通情報算出範囲に対応する分割データを所定の延長倍率で距離及び時間方向に延長する。又、データ形式変更部（１９７）は、分割データの延長された範囲の環境変動量データをゼロで埋める。又、データ形式変更部（１９７）は、延長された分割データの距離幅及び時間幅のそれぞれが延長前と同じになるように、延長された分割データを縮小する。

　他の構成は第２実施形態と同じである。
［動作の説明］
　道路監視システム（１０７）の動作について図１３及び１４を参照して説明する。図１４は、本発明の第４実施形態における動作を示す流れ図である。

　ステップＳ０１及びステップＳ０２の動作は、第２実施形態と同じである。

　ステップＳ０２に続いて、データ分割部（１１００）は、メモリ（１８）に蓄積された環境変動量データを、交通情報算出範囲毎の分割データに分割する（ステップＳ１１）。

　続いて、データ形式変更部（１９７）は、交通情報算出範囲に対応する分割データを所定の延長倍率で距離及び時間方向に延長する（ステップＳ１２）。

　続いて、データ形式変更部（１９７）は、分割データの延長された範囲の環境変動量データをゼロで埋める（ステップＳ１３）。ここで、「ゼロで埋める」とは、環境変動量データにおける検出値が、ノイズレベルの検出値を背景として変動する場合に、分割データの延長された範囲の環境変動量データに背景ノイズレベルの値を設定することを意味する。背景ノイズレベルの検出値をゼロで近似できる場合には、設定すべき背景ノイズレベルの値はゼロであってよい。あるいは、分割データの延長された範囲の環境変動量データには、車両が走行していない場所及び時間において計測される環境ノイズデータが取りうる一連の値が設定されてもよい。

　続いて、データ形式変更部（１９７）は、延長された分割データの距離幅及び時間幅のそれぞれが延長前と同じになるように、延長された分割データを縮小し（ステップＳ１４）、ステップＳ０６の処理へ進む。ここで、交通情報算出範囲は、例えば、１ｋｍ×１分の平均車両速度を含む交通情報を算出する場合には１ｋｍ及び１分の範囲であり、２ｋｍ×２分の交通情報を算出する場合には２ｋｍ及び２分の範囲である。

　ステップＳ０６、ステップＳ０７、及びステップＳ０８における動作は、第２実施形態と同じである。
［効果の説明］
　次に、本実施形態における効果について図１５を参照して説明する。図１５は、不明瞭な走行軌跡を明瞭化する動作を示す模式図である。

　本実施形態では、図１５に示すように、環境変動量データは、交通情報算出範囲毎に分割データに分割される（図１５の左側の部分）。そして、分割データは、所定の延長倍率で、延長された範囲（図１５の右側の部分における、左上、右上、及び右下の領域）の分割データをゼロで埋めながら延長される。そして、延長された分割データは、延長前と同じサイズとなるように縮小された後に、走行軌跡が抽出される。これによって、高値を示す環境変動量が広がり不明瞭となった場合であっても、走行軌跡の幅が縮められて明瞭化される。その結果、本実施形態には、環境変動量データから正しい傾きの走行軌跡を抽出し、車両速度に関連する情報を含む交通情報の算出精度を向上させることができるという効果がある。

　又、本実施形態には、交通情報算出範囲のみに対応する環境変動量データが使用されるため、メモリに蓄積される環境変動量データの量を減らされるので、メモリの必要量を抑制することができるという効果がある。即ち、図１５の右側の部分における、左上、右上、及び右下の領域では、環境変動量データはゼロで代用される。

　尚、本実施形態の内容は上述した説明に限定されない。

　上述の説明においては、交通情報算出範囲に含まれる環境変動量データを距離及び時間方向の両方について延長し、延長前と同じサイズとなるように縮小する例を示した。しかしながら、本実施形態では、距離方向のみ又は時間方向のみについて延長し、延長した方向についてのみ縮小してもよい。この場合、本実施形態には、計算量を削減することができるという効果がある。

　又、上述の説明においては、交通情報算出部（１１２）において、ステップＳ０７で走行軌跡に基づいて、平均速度等を含む交通情報を生成する例を示したが、交通情報を生成せずに走行軌跡を出力してもよい。この場合、本実施形態には、個々の車両の走行状況をモニタリングできるという効果がある。

　図１６は、本発明の各実施形態における道路監視装置を実現可能なハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

　道路監視装置９０１は、記憶装置９０２と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９０３と、キーボード９０４と、モニタ９０５と、Ｉ／Ｏ（Input/Output）装置９０８とを備え、これらが内部バス９０６によって接続されている。記憶装置９０２は、受信部１５０、パターン抽出部２２０、パターン変換部２３０、算出部２４０、受信部１５５、１５６、１５７等（以下、「受信部等」と称す）のＣＰＵ９０３の動作プログラムを格納する。ＣＰＵ９０３は、道路監視装置９０１の全体を制御し、記憶装置９０２に格納された動作プログラムを実行し、Ｉ／Ｏ装置９０８によって受信部等のプログラムの実行やデータの送受信を行なう。尚、上記の道路監視装置９０１の内部構成は一例である。道路監視装置９０１は、必要に応じて、キーボード９０４、モニタ９０５を接続する装置構成であってもよい。

　上述した本発明の各実施形態における道路監視装置９０１は、専用の装置によって実現してもよいが、Ｉ／Ｏ装置９０８が外部との通信を実行するハードウェアの動作以外は、コンピュータ（情報処理装置）によっても実現可能である。この場合、係るコンピュータは、記憶装置９０２に格納されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ９０３に読み出し、読み出したソフトウェア・プログラムをＣＰＵ９０３において実行する。上述した各実施形態の場合、係るソフトウェア・プログラムには、上述したところの、図１、３、１０、及び１３に示した、道路変換装置の各部の機能を実現可能な記述がなされていればよい。但し、これらの各部には、適宜ハードウェアを含むことも想定される。そして、このような場合、係るソフトウェア・プログラム（コンピュータ・プログラム）は、本発明を構成すると捉えることができる。更に、係るソフトウェア・プログラムを格納した、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体も、本発明を構成すると捉えることができる。

　以上、本発明を、上述した各実施形態およびその変形例によって例示的に説明した。しかしながら、本発明の技術的範囲は、上述した各実施形態およびその変形例に記載した範囲に限定されない。当業者には、係る実施形態に対して多様な変更又は改良を加えることが可能であることは明らかである。そのような場合、係る変更又は改良を加えた新たな実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれ得る。そしてこのことは、特許請求の範囲に記載した事項から明らかである。

　本発明は、光ファイバセンシングの道路の交通流のモニタリング用途において利用できる。又、本発明は、列車の運行モニタリング等の移動体の動きの監視において利用できる。

　１００、１０５、１０６、１０７　　道路監視システム
　１１　　光ファイバケーブル
　１２０、１２５、１２６、１２７　　道路監視装置
　１３　　送信器
　１４　　サーキュレータ
　１５０、１５５、１５６、１５７　　受信部
　１６　　検出器
　１７　　データ処理部
　１８　　メモリ
　１９５、１９６、１９７　　データ形式変更部
　１１０　　軌跡抽出部
　１１１　　データ抽出部
　１１２　　交通情報算出部
　１１３　　出力部
　８０　　延長量算出部
　１１１０　　データ分割部
　２２０　　パターン抽出部
　２３０　　パターン変換部
　２４０　　算出部

Claims (9)

1. 　道路に敷設された光ファイバケーブルから光信号を受信する受信手段と、
   　受信した前記光信号に基づいて、第１時間範囲及び第１距離範囲における前記道路における車両の走行状態に応じた第１パターンを抽出するパターン抽出手段と、
   　前記第１パターンに基づいて、前記第１時間範囲に含まれる時点数又は前記第１距離範囲に含まれる位置数を減少させた、第２パターンを生成するパターン変換手段と、
   　前記第２パターンに基づいて、前記道路における車両の走行速度を算出する算出手段と
   を備えた道路監視装置。
2. 　前記光信号は、前記光ファイバケーブルへ送信される信号の後方散乱光である
   請求項１に記載の道路監視装置。
3. 　前記算出手段は、前記第２パターンにおける前記車両の走行軌跡に基づいて前記車両の前記走行速度を算出する
   請求項１又は２に記載の道路監視装置。
4. 　前記算出手段は、前記走行軌跡を直線近似することによって前記車両の前記走行速度を算出する
   請求項３に記載の道路監視装置。
5. 　前記パターン変換手段は、前記第２パターンにおける前記車両の前記走行軌跡が消滅しないように、前記第１時間範囲に含まれる前記時点数又は前記第１距離範囲に含まれる前記位置数を決定する
   請求項３又は４に記載の道路監視装置。
6. 　前記第１時間範囲に含まれる第２時間範囲又は前記第１距離範囲に含まれる第２距離範囲における前記光信号をゼロにする
   請求項１乃至５の何れか１項に記載の道路監視装置。
7. 　請求項１乃至６の何れか１項に記載の道路監視装置と、
   　前記光ファイバケーブルと
   を備えた道路監視システム。
8. 　道路に敷設された光ファイバケーブルから受信した光信号に基づいて、第１時間範囲及び第１距離範囲における前記道路における車両の走行状態に応じた第１パターンを抽出し、
   　前記第１パターンに基づいて、前記第１時間範囲に含まれる時点数又は前記第１距離範囲に含まれる位置数を減少させた、第２パターンを生成し、
   　前記第２パターンに基づいて、前記道路における車両の走行速度を算出する
   道路監視方法。
9. 　道路監視装置が備えるコンピュータに、
   　道路に敷設された光ファイバケーブルから受信した光信号に基づいて、第１時間範囲及び第１距離範囲における前記道路における車両の走行状態に応じた第１パターンを抽出する処理と、
   　前記第１パターンに基づいて、前記第１時間範囲に含まれる時点数又は前記第１距離範囲に含まれる位置数を減少させた、第２パターンを生成する処理と、
   　前記第２パターンに基づいて、前記道路における車両の走行速度を算出する処理と
   を実行させる道路監視プログラムを格納した非一時的なコンピュータ可読媒体。

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