WO2023276321A1 - 路面状態判定システム、路面状態判定装置、車両運転制御装置、および路面状態判定方法 - Google Patents

路面状態判定システム、路面状態判定装置、車両運転制御装置、および路面状態判定方法 Download PDF

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良夫 香月
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株式会社Ihi
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    • G01S2007/4975—Means for monitoring or calibrating of sensor obstruction by, e.g. dirt- or ice-coating, e.g. by reflection measurement on front-screen

Definitions

  • the present disclosure relates to a road surface condition determination system, a road surface condition determination device, a vehicle driving control device, and a road surface condition determination method.
  • Autonomous vehicles monitor the road surface conditions while driving, detect when the road surface is wet, and reduce the driving speed to ensure safe driving.
  • the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and is a road surface condition determination system, a road surface condition determination device, a vehicle driving control device, and a road surface condition that are capable of detecting a wet road surface with a simple configuration and high accuracy.
  • the purpose is to provide a judgment method.
  • a road surface condition determination system is installed at a predetermined position of a vehicle, projects light toward a road surface in a measurement area around the vehicle, receives reflected light of the projected light, and receives the reflected light.
  • a distance measuring sensor that measures the distance to the road surface based on the state of light reception; and a determination unit for determining that the road surface is wet when the road surface is long.
  • the distance measurement sensor measures distances to a plurality of locations on the road surface in the measurement area, and the determination unit determines whether the measurement area includes a partial area where the reflected light is not received by the distance measurement sensor. or when the measured value includes a partial area longer than a predetermined value, it may be determined that the road surface is wet.
  • the judging unit determines that the number of measurement results of reflected light of a plurality of lights projected by the distance measuring sensor is recognized as noise is equal to or greater than a predetermined value, and the distance measuring sensor projects light within the measurement area. It may be determined that the road surface is wet when there is a partial area where the reflected light of the reflected light is not received.
  • the distance measuring sensor may be composed of an obstacle detection optical sensor installed in advance on the vehicle or an optical sensor for self-position estimation.
  • a reference data storage unit is further provided, and the determination unit stores a measured value of a distance to the road surface in the measurement direction measured by the distance measuring sensor at a predetermined position when the vehicle is running, in the reference data. and the distance to the road surface in the measurement direction, it may be determined that the road surface is wet.
  • the reference data storage unit stores information about the position of the vehicle, the time, and the measured value for each measurement direction, which are measured by the distance measuring sensor while the vehicle or other vehicle is running, regardless of the wetness of the road surface. Temporarily stored, the determination unit determines whether the road surface is wet by using the information of the measured value measured by another vehicle within a predetermined time and stored in the reference data storage unit for the position where the vehicle is scheduled to travel. You may make it determine whether it exists.
  • the road surface condition determination device is installed at a predetermined position of a vehicle, projects light toward a road surface in a measurement area around the vehicle, receives reflected light of the projected light, and receives the reflected light of the projected light. It is connected to a distance measuring sensor that detects the distance to the road surface based on the reception state of the reflected light, and when the reflected light is not received by the distance measuring sensor, or when the measured value by the distance measuring sensor reaches a predetermined value. A determination unit that determines that the road surface is wet when it is longer than the value.
  • the vehicle driving control device is connected to the road surface condition determination device, and when the road surface condition determination device determines that the road surface is wet, the vehicle operation speed is reduced or stopped.
  • An output unit for output is provided.
  • a vehicle is installed at a predetermined position, light is projected toward a road surface in a measurement area around the vehicle, reflected light of the projected light is received, and the A road surface condition determination device connected to a distance measuring sensor that detects the distance to the road surface, based on the light receiving state of the reflected light, detects when the reflected light is not received by the distance measuring sensor, or when the distance measuring sensor does not receive the reflected light.
  • the measured value by the sensor is longer than a predetermined value, it is determined that the road surface is wet.
  • a wet road surface can be detected with a simple configuration and high accuracy.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an automatic driving system using a road surface condition determination system according to an embodiment.
  • FIG. 2(a) is a side view of the vehicle X equipped with the road surface condition determination system according to the embodiment and the measurement direction of the range sensor installed in the vehicle X
  • FIG. 3 is a top view of the measurement area of the ranging sensor
  • FIG. 3 is a flow chart showing the operation of the road surface condition determination device according to the embodiment.
  • FIG. 4(a) is a diagram showing a state in which light projected from a ranging sensor installed in a vehicle X equipped with a road surface condition determination system according to the embodiment is reflected by a puddle on the road surface.
  • (b) is a diagram showing a state in which light projected from a distance measuring sensor is reflected by a puddle on the road surface and reflected by a wall in front of the vehicle.
  • the automatic driving system 1 includes a distance measuring sensor 10 mounted on a vehicle X that automatically drives, a position information detection sensor 20, an automatic driving mechanism 30, and an in-vehicle device 40.
  • the ranging sensor 10 is an optical sensor composed of LiDAR (Light Detection and Ranging) or the like.
  • the ranging sensor 10 is installed in the front part of the vehicle X. As shown in FIG. For example, it is installed at a predetermined position in the lower front portion of the vehicle X. As shown in FIG.
  • the distance measurement sensor 10 projects light toward the road surface in the measurement area P around the vehicle X (that is, in a predetermined direction (measurement direction)) and receives reflected light of the projected light. Furthermore, the distance measuring sensor 10 measures the distance to the road surface based on the light reception state of the reflected light.
  • the distance to be measured is the length from the vehicle X (specifically, the distance measuring sensor 10) to a predetermined point (light irradiation position) on the road surface along a predetermined direction (measurement direction).
  • the light-receiving state is a measurement result indicating the measurement direction by the distance measuring sensor 10, the time from the emission of light by the distance measuring sensor 10 to the reception of the reflected light of the light, the intensity of the reflected light, and the like.
  • the optical sensor as the distance measuring sensor 10 may be, for example, an optical sensor for obstacle detection or self-position estimation that is pre-mounted in the vehicle X.
  • FIG. In this case, the automatic driving system 1 can be constructed without providing the vehicle X with a new device as the ranging sensor 10 .
  • the position information detection sensor 20 is composed of, for example, a GPS (Global Positioning System) receiver, and acquires position information of the sensor 20 (substantially vehicle X).
  • the automatic driving mechanism 30 is a mechanism for automatically driving the vehicle X based on the control of the driving control unit 42, which will be described later.
  • the in-vehicle device 40 has a road surface condition determination device 41 and an operation control section 42 as a vehicle operation control device.
  • the road surface condition determination device 41 has a sensor information acquisition section 411 , a reference data storage section 412 and a determination section 413 .
  • Each of these functional units may be installed in a processing device such as a computer (for example, a personal computer). Thereby, the processing device functions as the road surface condition determination device 41 .
  • this processing device may be installed in the vehicle X in advance as a device for processing the detection result of the obstacle detection sensor or the self-position estimation sensor.
  • the sensor information acquisition unit 411 acquires information on the distance from the vehicle X to the road surface in the measurement area P, which is measured by the distance measuring sensor 10, and acquires the position information of the vehicle X detected by the position information detection sensor 20. do.
  • the reference data storage unit 412 stores data from the vehicle X for each position and measurement direction of the vehicle X, which are measured by the distance measuring sensor 10 when the vehicle X travels a predetermined section (assumed travel section) on a dry road surface. Information on the distance to the road surface is stored in advance as reference data.
  • the determination unit 413 determines that (a) the reflected light of the light projected by the distance measurement sensor 10 was not received by the distance measurement sensor 10; or (b) when the distance measured by the distance measuring sensor 10 is longer than a predetermined value, it is determined that the road surface is wet.
  • the road surface condition determination system 50 is constructed by the road surface condition determination device 41 and the distance measurement sensor 10 .
  • the driving control unit 42 reduces the driving speed of the vehicle X or stops the vehicle X, thereby performing safer driving than during normal driving. to the automatic operation mechanism 30.
  • the operation control unit 42 may include an output unit that outputs these instructions.
  • the distance measuring sensor 10 measures the distance to a plurality of locations on the road surface in the area around the vehicle X based on the received state of the reflected light of the light projected in a plurality of directions preset as the measurement directions. Measure the distance of
  • the area where the light from the distance measuring sensor 10 is projected is, for example, a measurement area P around the vehicle X including the front and left and right directions when the vehicle X travels in the direction of the arrow, as shown in FIG. 2(b). is.
  • the distance measuring sensor 10 projects a plurality of lasers in different directions within the measurement area P, and measures distances from the vehicle X to a plurality of points on the road surface within the measurement area P based on the received state of the reflected light of the projected light. Measure distance.
  • the position information detection sensor 20 detects the position information of the sensor 20 (substantially, the vehicle X) at predetermined time intervals.
  • the sensor information acquisition unit 411 acquires measurement result information by the distance measuring sensor 10 at predetermined time intervals, and also acquires the sensor 20 detected by the position information detection sensor 20. Get the location information of .
  • the determination unit 413 determines whether or not the reflected light of the light projected from the distance measurement sensor 10 in a plurality of directions within the measurement area P has been received by the distance measurement sensor 10. determine whether
  • the road surface to which light is projected from the distance measuring sensor 10 is wet.
  • the projected light is irregularly reflected on the upper surface of the puddle W.
  • the reflected wave does not travel to the distance sensor 10, or even if it travels to the distance sensor 10, the intensity of the reflected wave is significantly attenuated. range of intensities).
  • the determination unit 413 determines that the road surface indicated by partial area PA is wet (step S2).
  • the determination unit 413 determines whether or not the partial area PB is included (step S3).
  • the partial area PB is an area where the distance measured by the range sensor 10 is longer than the threshold value C.
  • the light projected by the distance measuring sensor 10 is diffusely reflected by the wet road surface, and is reflected by the obstacle. The light is reflected and then reflected again by the wet road surface and received by the range sensor 10 .
  • the distance measuring sensor 10 when there is a puddle W at the irradiation position of the light and there is a wall Q in front of it, the light is diffusely reflected by the upper surface of the puddle W, reflected by the wall Q, and further reflected by the puddle W The light is reflected again and received by the distance measuring sensor 10 .
  • the distance measured by the distance sensor 10 is longer than the distance from the distance sensor 10 to the road surface (the irradiation position, ie, the puddle W).
  • step S3 determines that the road surface is wet (step S3).
  • the threshold value C used in step S3 can be defined from various viewpoints. The road surface state determination process in step S3 based on several examples of the threshold value C will be described below.
  • the threshold value C1 is used as the threshold value C.
  • FIG. The threshold value C1 is the maximum value of the measurement distance from the vehicle X to the road surface that can be assumed based on the installation position and measurement direction in the vehicle X of the distance measurement sensor 10 and the unevenness of the road surface.
  • the determination unit 413 determines that the road surface is wet if the measurement area P includes the partial area PB.
  • the threshold value C ⁇ b>1 may be set to a different value for each measurement direction of the distance measuring sensor 10 .
  • the determination unit 413 determines that if the positions where the measured value by the distance measuring sensor 10 is longer than the threshold value C1 are adjacent on the road surface and the number of positions is equal to or greater than a predetermined number D, the measurement area P is divided into the partial area PB is determined to be included.
  • This predetermined number D is set in advance as a value for detecting the wetness of the road surface, which may affect the traveling of the vehicle X due to rainfall or the like.
  • the distance measurement sensor 10 measures the distances from the vehicle X (the distance measurement sensor 10) to a plurality of locations on the road surface in the measurement area P, so that the road surface that may affect the running of the vehicle X is detected. Wetness can be detected.
  • the threshold value C2 is used as the threshold value C.
  • FIG. The threshold value C2 is set to absorb measurement errors in the distance indicated by the reference data stored in the reference data storage unit 412 (in other words, to allow errors in the measurement values used as the determination criteria). ) is the value to which the value E is added.
  • the determination section 413 determines that the road surface indicated by the partial area PB is wet if the measurement area P includes the partial area PB. In other words, when the vehicle X is traveling and the measured value measured by the distance measuring sensor 10 at a certain position A is longer than the distance to the corresponding position A in the reference data by a value E or more, the determination unit 413 Determine that the road surface is wet.
  • the determination unit 413 temporally acquires the information acquired by the sensor information acquisition unit 411 while the vehicle X is traveling, and the position information of the vehicle X when the information was acquired. Then, the determination unit 413 acquires the position information and the distance information from the vehicle X to the road surface corresponding to the measurement direction acquired by the determination unit 413 from the reference data stored in the reference data storage unit 412 .
  • the determination unit 413 determines that the measurement area P includes the partial area PB when there are a predetermined number D or more of the estimated far points adjacent to each other on the road surface.
  • the estimated far point is a position where the measured value measured by the distance measuring sensor 10 is longer than the threshold value C2 obtained by adding the value E to the distance from the vehicle X to the road surface acquired from the reference data storage unit 412. .
  • the determination unit 413 determines that the road surface is wet.
  • determination unit 413 may perform steps S1 and S3 in the reverse order of the order shown in FIG. Also, the determination unit 413 may perform only one of steps S1 and S3.
  • the driving control unit 42 When the determination unit 413 determines that the road surface is wet, the driving control unit 42 outputs an instruction to lower the driving speed of the vehicle X below the normal speed to the automatic driving mechanism 30 (step S4).
  • the automatic driving mechanism 30 acquires the command from the driving control unit 42, the automatic driving mechanism 30 reduces the traveling speed of the automatic driving.
  • step S5 when the road surface dries and the determining unit 413 determines that neither the partial areas PA nor PB is included in the measurement area P in the section of the distance equal to or greater than the predetermined value ("YES" in step S5), the road surface dries. (step S6).
  • the driving control unit 42 When the determining unit 413 determines that the road surface is dry, the driving control unit 42 outputs an instruction to return the driving speed of the vehicle to the normal speed to the automatic driving mechanism 30 (step S7).
  • the automatic driving mechanism 30 acquires the command from the driving control unit 42, the automatic driving mechanism 30 returns the traveling speed of the automatic driving to the normal speed.
  • the above embodiment it is possible to accurately detect a wet road surface based on the light reception state of the light projected from the optical sensor. As a result, wet road surface detection processing can be performed. Further, when using an optical sensor for detecting an obstacle or estimating the self position, which is pre-installed in the vehicle X, as the optical sensor of the present embodiment, a new device for detecting the road surface condition must be installed in the vehicle. It is possible to detect the above-mentioned road surface condition at low cost.
  • the location information detection sensor 20 may be composed of a self-location estimation device using LiDAR.
  • one self-position estimation device may have both the function of the distance measurement sensor 10 and the function of the position information detection sensor 20 .
  • the self-position estimation device estimates the current position of the self-position estimation device, for example, by performing scan matching between map data stored in advance and data acquired by an optical sensor.
  • the distance measuring sensor 10 may measure the distance from the vehicle X to the road surface at multiple positions within the measurement area P using multiple transmitting/receiving elements. In this case, if a part of the transmitting/receiving elements fails, the distance measuring sensor 10 cannot acquire measurement results for the area to be measured by the failed transmitting/receiving elements. In this case, even if the road surface is not wet, the partial area PA is included in the measurement area P, so there is a possibility that the determination unit 413 may determine that the road surface is wet.
  • the distance measuring sensor 10 when it rains, the light emitted from the distance measuring sensor 10 may be diffusely reflected by raindrops in the air. ) tends to increase. Therefore, when the number of measurement results (the number of positions) recognized as noise by the ranging sensor 10 is equal to or greater than a predetermined value and the partial area PA is included in the measurement area P, the determination unit 413 It may be determined that the road surface is wet. As a result, the distance measuring sensor 10 can eliminate erroneous determination due to failure of the transmitting/receiving element, and can more accurately detect a wet road surface.
  • the reference data stored in the reference data storage unit 412 may be reference data measured when another vehicle Y travels in the corresponding section.
  • the sensor information acquisition unit 411 of the road surface condition determination device 41 determines the amount of deviation in the installation position and measurement direction of the distance measuring sensor between the vehicle Y that measures the reference data and the vehicle X that uses the reference data. to get Then, the sensor information acquisition unit 411 converts the reference data measured by the ranging sensor of the vehicle Y based on the acquired deviation amount into the reference data used by the road surface condition determination device 41 of the vehicle X, and converts the road surface Used for state determination processing.
  • a central management device wirelessly connected to the in-vehicle devices 40 of a plurality of vehicles including the vehicle X may be installed, and the function of the reference data storage unit 412 may be provided in the central management device.
  • the in-vehicle device 40 of each vehicle each time the road surface is not wet, sends information about the location, distance, time, and installation position of the distance measurement sensor 10 in the vehicle to the distance measurement sensor 10. Information on the measured distance to the road surface for each measurement direction is wirelessly transmitted to the central management device and stored as reference data.
  • the in-vehicle device 40 of the vehicle X acquires from the central management device the latest reference data measured by another vehicle Y or the own vehicle X in the past regarding the location where the vehicle X travels.
  • the sensor information acquisition unit 411 acquires the amount of deviation in the installation position and measurement direction of the ranging sensor between the vehicle that measured the acquired reference data and the vehicle X that uses the reference data. Then, the sensor information acquisition unit 411 converts the reference data acquired from the central management device based on the acquired deviation amount into the reference data used in the road surface condition determination device 41 of the vehicle X, and then performs the road surface condition determination process. used for
  • the determination unit 413 determines whether the road surface is wet or not, using the information of the measured values measured by other vehicles within a predetermined time period and stored in the reference data storage unit for the position where the vehicle X is scheduled to travel. determine whether
  • each time a plurality of vehicles travel they update the measured value of the corresponding position, and each other vehicle uses this, so that the wetness and dryness of the road surface can be improved before traveling to the relevant position. It can be detected early and the operation efficiency can be improved.
  • the operation control unit 42 when the determination unit 413 determines that the road surface is wet, the operation control unit 42 lowers the speed of the vehicle X below the normal speed. However, the operation control unit 42 may stop the vehicle X instead of decelerating the vehicle X. By reducing the speed of the vehicle X below the normal speed or stopping it when the road surface is determined to be wet, the vehicle X can be safely run even when the road surface is slippery.
  • This disclosure can contribute to, for example, Goal 11 of the Sustainable Development Goals (SDGs) "Realize inclusive, safe, resilient and sustainable cities and human settlements”.
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Abstract

路面状態判定システム（５０）は、車両Ｘの所定位置に設置され、車両Ｘの周辺の計測エリアにおける路面に向けて光を投光し、投光した前記光の反射光を受光するとともに前記反射光の受光状態に基づいて、前記路面までの距離を計測する測距センサ（１０）と、測距センサ（１０）で前記反射光が受光されなかったとき、または、前記測距センサによる計測値が所定値よりも長いときには、前記路面が濡れていると判定する判定部（４１３）とを備える。

Description

路面状態判定システム、路面状態判定装置、車両運転制御装置、および路面状態判定方法
　本開示は、路面状態判定システム、路面状態判定装置、車両運転制御装置、および路面状態判定方法に関する。
　車両が路上を走行する際に、降雨などにより路面が濡れていると、車輪と路面との間の摩擦係数が低くなって車両の制動距離が長くなる。その場合、ブレーキをかけたときに想定した位置に停止できず安全な運転が困難になるため、走行速度を下げる、ブレーキを早めにかけるなど運転の仕方を変更する必要がある。
特開２０００－３９３１１号公報
　自動運転を行う車両では、走行しながら路面状態を監視し、路面が濡れているときにこれを検知して走行速度を下げる等の制御を行うことで、安全に運転を行っている。
　路面が濡れている状態を検知するために、カメラ装置や、複数のレーザ光を照射するレーザ装置（特許文献１参照）等、路面状態の検知専用の装置を車両に搭載して構築するシステムがある。しかし、このような装置を新たに車両に搭載すると、システム構成が複雑になるとともにコストが高くなるという問題があった。
　本開示は上記事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で精度良く、濡れた路面を検知することが可能な、路面状態判定システム、路面状態判定装置、車両運転制御装置、および路面状態判定方法の提供を目的とする。
　本開示に係る路面状態判定システムは、車両の所定位置に設置され、前記車両の周辺の計測エリアにおける路面に向けて光を投光し、投光した前記光の反射光を受光するとともに前記反射光の受光状態に基づいて、前記路面までの距離を計測する測距センサと、前記測距センサで前記反射光が受光されなかったとき、または、前記測距センサによる計測値が所定値よりも長いときには、前記路面が濡れていると判定する判定部とを備える。
　前記測距センサは、前記計測エリアにおける前記路面上の複数箇所までの距離を計測し、前記判定部は、前記計測エリア内に、前記測距センサで前記反射光が受光されない部分エリアが含まれているとき、または計測値が所定値よりも長い部分エリアが含まれているときには、前記路面が濡れていると判定するようにしてもよい。
　前記判定部は、前記測距センサが投光した複数の光の反射光に関する計測結果のうちノイズとして認識された数が所定値以上あり、且つ前記計測エリア内に、前記測距センサが投光した光の反射光が受光されない部分エリアが含まれているときに、前記路面が濡れていると判定するようにしてもよい。
　前記測距センサは、予め前記車両に設置された障害物検出用の光センサ、または自己位置推定用の光センサで構成されるようにしてもよい。
　前記路面が濡れていないときに前記車両または他の車両が走行して前記測距センサで計測された、前記車両の位置ごとおよび計測方向ごとの前記路面までの距離の情報を基準データとして記憶する基準データ記憶部をさらに備え、前記判定部は、前記車両が走行したときに、所定位置において前記測距センサで計測された前記計測方向の前記路面までの距離の計測値が、前記基準データ内の該当する位置および前記計測方向の前記路面までの距離よりも長いときには、前記路面が濡れていると判定するようにしてもよい。
　前記基準データ記憶部は、前記車両または他の車両が走行して前記測距センサで計測された、当該車両の位置、時刻、および計測方向ごとの計測値の情報を路面の濡れ状態に関わらず一時的に記憶し、前記判定部は、前記車両が走行予定の位置について、所定時間内に他の車両で計測され前記基準データ記憶部に記憶された計測値の情報を用いて、路面が濡れているか否かを判定するようにしてもよい。
　また本開示に係る路面状態判定装置は、車両の所定位置に設置され、前記車両の周辺の計測エリアにおける路面に向けて光を投光し、投光した前記光の反射光を受光するとともに前記反射光の受光状態に基づいて、前記路面までの距離を検出する測距センサに接続され、前記測距センサで前記反射光が受光されなかったとき、または、前記測距センサによる計測値が所定値よりも長いときには、前記路面が濡れていると判定する判定部を備える。
　また本開示に係る車両運転制御装置は、前記路面状態判定装置に接続され、前記路面状態判定装置で路面が濡れていると判定されると、前記車両の運転速度を下げるかまたは停止させる指示を出力する出力部を備える。
　また本開示に係る路面状態判定方法では、車両の所定位置に設置され、前記車両の周辺の計測エリアにおける路面に向けて光を投光し、投光した前記光の反射光を受光するとともに前記反射光の受光状態に基づいて、前記路面までの距離を検出する測距センサに接続された路面状態判定装置が、前記測距センサで前記反射光が受光されなかったとき、または、前記測距センサによる計測値が所定値よりも長いときには、前記路面が濡れていると判定する。
　本開示の路面状態判定システム、路面状態判定装置、車両運転制御装置、および路面状態判定方法によれば、簡易な構成で精度良く、濡れた路面を検知することができる。
図１は、実施形態に係る路面状態判定システムを用いた自動運転システムの構成を示すブロック図である。 図２（ａ）は、実施形態に係る路面状態判定システムが搭載された車両Ｘ、および車両Ｘに設置された測距センサの計測方向を側面から見た図であり、図２（ｂ）は、測距センサの計測エリアを上から見た図である。 図３は、実施形態に係る路面状態判定装置の動作を示すフローチャートである。 図４（ａ）は、実施形態に係る路面状態判定システムが搭載された車両Ｘに設置された測距センサから投光した光が、路面の水たまりで反射する状態を示す図であり、図４（ｂ）は、測距センサから投光した光が、路面の水たまりで反射し前方の壁で反射する状態を示す図である。
　〈自動運転システムの構成〉
　本開示の一実施形態に係る路面状態判定装置を用いた自動運転システム１の構成について、図１を参照して説明する。自動運転システム１は、自動運転を行う車両Ｘに搭載された測距センサ１０と、位置情報検知センサ２０と、自動運転機構３０と、車載装置４０とを備える。
　測距センサ１０は、ＬｉＤＡＲ(Light Detection and Ranging)等で構成される光センサである。測距センサ１０は、車両Ｘの前方部に設置される。例えば、車両Ｘの前方部の下部における所定位置に設置される。測距センサ１０は、車両Ｘの周辺の計測エリアＰにおける路面に向けて（即ち所定方向（計測方向）に）光を投光し、投光した当該光の反射光を受光する。さらに、測距センサ１０は、当該反射光の受光状態に基づいて、当該路面までの距離を計測する。計測される距離は、所定方向（計測方向）に沿った、車両Ｘ（具体的には測距センサ１０）から当該路面の所定箇所（光の照射位置）までの長さである。ここで受光状態とは、測距センサ１０による計測方向、測距センサ１０による光の出射から当該光の反射光の受光までの時間、及び当該反射光の強度等を示す計測結果である。測距センサ１０としての光センサは、例えば車両Ｘに予め搭載されている障害物検出用または自己位置推定用の光センサでもよい。この場合、測距センサ１０として新たな装置を車両Ｘに設けることなく、自動運転システム１を構築することができる。
　位置情報検知センサ２０は、例えばＧＰＳ(Global Positioning System)受信機で構成され、当該センサ２０（実質的には車両Ｘ）の位置情報を取得する。自動運転機構３０は、後述する運転制御部４２の制御に基づいて車両Ｘを自動運転させる機構である。
　車載装置４０は、路面状態判定装置４１と、車両運転制御装置としての運転制御部４２とを有する。路面状態判定装置４１は、センサ情報取得部４１１と、基準データ記憶部４１２と、判定部４１３とを有する。これらの各機能部は、コンピュータ（例えばパーソナルコンピュータ）等の処理装置に搭載されてもよい。これにより、処理装置は路面状態判定装置４１として機能する。なお、この処理装置は障害物検出用センサまたは自己位置推定用センサの検出結果を処理する装置として予め車両Ｘに設置されていてもよい。
　センサ情報取得部４１１は、測距センサ１０で計測された、車両Ｘから計測エリアＰにおける路面までの距離の情報を取得するとともに、位置情報検知センサ２０で検知された車両Ｘの位置情報を取得する。基準データ記憶部４１２は、濡れていない路面上を車両Ｘが所定区間（想定走行区間）を走行した際に測距センサ１０で計測された、車両Ｘの位置ごとおよび計測方向ごとの車両Ｘから路面までの距離の情報を、基準データとして予め記憶している。
　判定部４１３は、車両Ｘの走行時にセンサ情報取得部４１１で取得された情報に基づいて、（ａ）測距センサ１０が投光した光の反射光が、測距センサ１０で受光されなかったとき、または、（ｂ）測距センサ１０による距離の計測値が所定値よりも長いときには、路面が濡れていると判定する。本実施形態においては、路面状態判定装置４１と測距センサ１０とにより、路面状態判定システム５０が構築されている。
　運転制御部４２は、路面状態判定装置４１の判定部４１３で路面が濡れていると判定されると、車両Ｘの運転速度を下げるかまたは停止させる等、通常運転時よりも安全性の高い運転を行うための指示を自動運転機構３０に出力する。例えば、運転制御部４２は、これらの指示を出力する出力部を備えてもよい。
　〈自動運転システムの動作〉
　次に、本実施形態による自動運転システム１が車両Ｘの走行中に実行する動作について説明する。本実施形態において、車両Ｘが自動運転機構３０により自動運転で所定区間を走行している間、車両Ｘに設置された測距センサ１０は、所定の時間間隔で車両Ｘ（測距センサ１０）から車両Ｘの周辺の計測エリアにおける路面までの距離を計測する。
　図２（ａ）に示すように、測距センサ１０は、計測方向として予め設定された複数の方向に投光した光の反射光の受光状態に基づいて車両Ｘ周辺エリアの路面の複数箇所までの距離を計測する。
　測距センサ１０の光が投光されるエリアは、例えば、図２（ｂ）に示すように、車両Ｘが矢印方向に走行する場合の前方および左右方向を含む車両Ｘの周辺の計測エリアＰである。測距センサ１０は、複数のレーザをそれぞれ計測エリアＰ内の異なる方向に投光し、投光した光の反射光の受光状態に基づいて車両Ｘから計測エリアＰ内の路面の複数点までの距離を計測する。
　また、車両Ｘが走行している間、位置情報検知センサ２０は所定の時間間隔で当該センサ２０（実質的には車両Ｘ）の位置情報を検知する。
　車両Ｘの走行中に車載装置４０が実行する処理の一例を、図３のフローチャートを参照して説明する。車両Ｘが通常速度で走行しているとき、センサ情報取得部４１１は、所定の時間間隔で、測距センサ１０による計測結果情報を取得するとともに、位置情報検知センサ２０で検知された当該センサ２０の位置情報を取得する。
　判定部４１３は、センサ情報取得部４１１で取得された情報に基づいて、測距センサ１０から計測エリアＰ内の複数方向に投光した光の反射光がそれぞれ測距センサ１０によって受光されたか否かを判定する。
　ここで、測距センサ１０から投光した先の路面が濡れている場合を想定する。例えば図４（ａ）に示すように測距センサ１０の光が投光された位置に水たまりＷがある場合には、投光された光が水たまりＷの上面で乱反射する。従って、反射波は測距センサ１０に進行せず、或いは、測距センサ１０に進行しても反射波の強度が著しく減衰するため、測距センサ１０は当該反射光を実質的に（即ち想定範囲の強度で）受光することができない。このように、計測エリアＰ内に、測距センサ１０が投光した光の反射光が測距センサ１０で受光されない部分エリアＰＡが含まれているときには（ステップＳ１の「ＹＥＳ」）、判定部４１３は、部分エリアＰＡが示す路面が濡れていると判定する（ステップＳ２）。
　また、計測エリアＰ内に、部分エリアＰＡは含まれていないと判定した場合（ステップＳ１の「ＮＯ」）、判定部４１３は、部分エリアＰＢが含まれるか否かを判定する（ステップＳ３）。部分エリアＰＢは、測距センサ１０による距離の計測値が閾値Ｃよりも長いエリアである。
　測距センサ１０から投光した先の路面が濡れており、且つその濡れた路面の前方に障害物がある場合、測距センサ１０が投光した光は濡れた路面で乱反射し、障害物で反射し、さらに濡れた路面で再び反射して測距センサ１０で受光される。
　例えば図４（ｂ）に示すように光の照射位置に水たまりＷがあり、その前方に壁Ｑがある場合には、光が水たまりＷの上面で乱反射し、壁Ｑで反射し、さらに水たまりＷ上で再び反射して測距センサ１０で受光される。この場合、測距センサ１０による距離の計測値は、測距センサ１０から路面（照射位置、即ち水たまりＷ）までの距離よりも長くなる。
　そのため判定部４１３は、図２（ｂ）に示すように、計測エリアＰ内に、部分エリアＰＢが含まれていれば（ステップＳ３の「ＹＥＳ」）、路面が濡れていると判定する（ステップＳ３）。なお、ステップＳ３で用いる閾値Ｃは、種々の観点から定義できる。以下、閾値Ｃの幾つかの例に基づく、ステップＳ３による路面状態の判定処理について説明する。
　［路面状態の判定処理例（１）］
　判定処理例（１）では、閾値Ｃとして閾値Ｃ１を用いる。閾値Ｃ１は、測距センサ１０の車両Ｘ内の設置位置および計測方向、並びに、路面の凸凹から想定可能な車両Ｘから路面までの計測距離の最大値である。判定部４１３は、センサ情報取得部４１１で取得した情報に基づいて、計測エリアＰ内に部分エリアＰＢが含まれていれば、路面が濡れていると判定する。閾値Ｃ１は、測距センサ１０の計測方向ごとに異なる値で設定してもよい。
　ここで、判定部４１３は、測距センサ１０による計測値が閾値Ｃ１よりも長い位置が、路面上で隣接し、且つ、その数が所定数Ｄ個以上あれば、計測エリアＰに部分エリアＰＢが含まれていると判定する。この所定数Ｄは例えば、降雨等により車両Ｘの走行に影響を与える可能性のある路面の濡れ状態を検出するための値として予め設定される。このように、測距センサ１０が車両Ｘ（測距センサ１０）から計測エリアＰにおける路面上の複数箇所までの距離を計測することで、車両Ｘの走行に影響を与える可能性のある路面の濡れ状態を検出することができる。
　［路面状態の判定処理例（２）］
　判定処理例（２）では、閾値Ｃとして閾値Ｃ２を用いる。閾値Ｃ２は、基準データ記憶部４１２に記憶された上述の基準データが示す距離に、測定誤差を吸収するための（換言すれば、判定基準としての計測値に誤差があることを許容するための）値Ｅを加算した値である。
　そして、判定部４１３は、センサ情報取得部４１１で取得した情報に基づいて、計測エリアＰ内に部分エリアＰＢが含まれていれば、部分エリアＰＢが示す路面が濡れていると判定する。つまり判定部４１３は、車両Ｘが走行したときに、或る位置Ａにおいて測距センサ１０で計測された計測値が、基準データ内の該当する位置Ａまでの距離よりも値Ｅ以上長いときには、路面が濡れていると判定する。
　具体的には、判定部４１３は、車両Ｘの走行中にセンサ情報取得部４１１が取得した情報と、当該情報を取得したときの車両Ｘの位置情報とを経時的に取得する。そして判定部４１３は、基準データ記憶部４１２に記憶された基準データの中から、判定部４１３が取得した、位置情報および計測方向に該当する車両Ｘから路面までの距離の情報を取得する。
　さらに、判定部４１３は、推定遠方点が、路面上で隣接して所定数Ｄ個以上あった場合、計測エリアＰに部分エリアＰＢが含まれていると判定する。ここで、推定遠方点とは、測距センサ１０によって計測された計測値が、基準データ記憶部４１２から取得した車両Ｘから路面までの距離に値Ｅを加算した閾値Ｃ２よりも長い位置である。判定部４１３は、計測エリアＰに部分エリアＰＢが含まれていると判定すると、路面が濡れていると判定する。
　なお、判定部４１３は、図３に示す順序と逆の順序でステップＳ１及びステップＳ３を実行してもよい。また、判定部４１３はステップＳ１及びステップＳ３のうちの何れか一方のみを実行してもよい。
　判定部４１３で路面が濡れていると判定されると、運転制御部４２は、車両Ｘの運転速度を通常速度よりも下げる指示を自動運転機構３０に出力する（ステップＳ４）。自動運転機構３０は、運転制御部４２から当該指令を取得すると、自動運転の走行速度を下げる。
　その後、路面が乾き、判定部４１３が、所定値以上の距離の区間で計測エリアＰに部分エリアＰＡ及びＰＢの何れもが含まれなかったと判定すると（ステップＳ５の「ＹＥＳ」）、路面が乾いたと判定する（ステップＳ６）。判定部４１３で路面が乾いたと判定されると、運転制御部４２は、車両の運転速度を通常速度に戻す指示を自動運転機構３０に出力する（ステップＳ７）。自動運転機構３０は、運転制御部４２から当該指令を取得すると、自動運転の走行速度を通常速度に戻す。
　以上の実施形態によれば、光センサから投光された光の受光状態に基づいて、精度良く濡れた路面を検知することができる。これにより、濡れた路面の検知処理を行うことができる。また、本実施形態の光センサとして、車両Ｘに予め搭載されている障害物検出用または自己位置推定用の光センサを用いる場合、路面状態を検知するための新たな装置を車両に搭載することなく、低コストで、上述の路面状態を検知できる。
　位置情報検知センサ２０は、ＬｉＤＡＲを使用した自己位置推定装置で構成してもよい。その場合、１台の自己位置推定装置が、測距センサ１０の機能と、位置情報検知センサ２０の機能との双方を備えるようにしてもよい。自己位置推定装置は、例えば、予め保持した地図データと、光センサにより取得したデータとのスキャンマッチングを行うことで自装置の現在位置を推定する。
　測距センサ１０は、複数の送受信素子を用いて車両Ｘから計測エリアＰ内の複数位置の路面までの距離を計測してもよい。この場合、一部の送受信素子が故障すると、測距センサ１０は、当該故障した送受信素子による計測対象のエリアについては計測結果を取得することができない。この場合、路面が濡れていなくても、計測エリアＰに部分エリアＰＡが含まれることになるため、判定部４１３により路面が濡れていると判定されてしまうおそれがある。
　一方、降雨時は、測距センサ１０から出射した光が空気中の雨粒で乱反射することがあり、計測対象の計測エリアＰ全体に、計測結果が適正範囲にないノイズとして認識される値（位置）が増加する傾向にある。そのため、測距センサ１０によってノイズとして認識された計測結果の数（位置の数）が所定値以上あり、且つ計測エリアＰ内に部分エリアＰＡが含まれているときに、判定部４１３が、降雨により路面が濡れていると判定するようにしてもよい。これにより、測距センサ１０は、上記送受信素子の故障による誤判定を除外して、濡れた路面をより精度よく検出することができる。
　基準データ記憶部４１２に記憶される基準データは、他の車両Ｙが該当区間を走行した際に計測された基準データでもよい。その場合には、路面状態判定装置４１のセンサ情報取得部４１１は、基準データを計測する車両Ｙと当該基準データを用いる車両Ｘとの間における、測距センサの設置位置および計測方向のずれ量を取得する。そして、センサ情報取得部４１１は、取得したずれ量に基づいて、車両Ｙの測距センサで計測された基準データを、車両Ｘの路面状態判定装置４１で用いる基準データとして換算した上で、路面状態の判定処理に用いる。
　車両Ｘを含む複数台の車両の車載装置４０に無線接続された中央管理装置を設置し、基準データ記憶部４１２の機能を当該中央管理装置に設けるようにしてもよい。この場合、各車両の車載装置４０は、路面が濡れていないときの走行の都度、走行した位置、距離、時刻、該当する車両における測距センサ１０の設置位置の情報とともに、測距センサ１０で計測された計測方向ごとの路面までの距離の情報を中央管理装置に無線送信して基準データとして記憶させる。
　そして、車両Ｘの車載装置４０は、走行する箇所に関して他の車両Ｙまたは過去に自車両Ｘで計測した最新の基準データを中央管理装置から取得する。センサ情報取得部４１１は、取得した基準データを計測した車両と、その基準データを用いる車両Ｘとの間における、測距センサの設置位置および計測方向のずれ量を取得する。そして、センサ情報取得部４１１は、取得したずれ量に基づいて、中央管理装置から取得した基準データを、車両Ｘの路面状態判定装置４１で用いる基準データとして換算した上で、路面状態の判定処理に用いる。
　このようにして複数の車両が走行の都度、該当する位置の基準データをアップデートし、各車両が最新の基準データを共有するようにすることで、路上の形状等が変化した場合にも、精度の高い判定処理を行うことができる。
　また中央管理装置の基準データ記憶部に、各車両で走行して測距センサで計測された、車両の位置、時刻、および計測方向ごとの計測値の情報を路面の濡れ状態に関わらず一時的に記憶し、複数台の車両でこれを共有して利用するようにしてもよい。この場合、判定部４１３は、当該車両Ｘが走行予定の位置について、所定時間内に他の車両で計測され基準データ記憶部に記憶された計測値の情報を用いて、路面が濡れているか否かを判定する。
　このようにして複数の車両が走行の都度、該当する位置の計測値をアップデートし、これを他の各車両が利用するようにすることで、該当位置の走行前に路面の濡れおよび乾きをより早く検知することができ、運転効率を向上させることができる。
　また上述した実施形態においては、判定部４１３で路面が濡れていると判定されたときに、運転制御部４２が車両Ｘの速度を通常速度よりも下げていた。しかしながら、運転制御部４２は車両Ｘの減速の代わりに車両Ｘを停止させるようにしてもよい。路面が濡れていると判定されたときに車両Ｘの速度を通常速度よりも下げるかまたは停止させることで、路面が滑りやすい状態のときにも安全に車両Ｘを走行させることができる。
　いくつかの実施形態を説明したが、上記開示内容に基づいて実施形態の修正または変形をすることが可能である。上記実施形態のすべての構成要素、及び請求の範囲に記載されたすべての特徴は、それらが互いに矛盾しない限り、個々に抜き出して組み合わせてもよい。
　本開示は、例えば持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標１１「包摂的で安全かつ強靭（レジリエント）で持続可能な都市及び人間居住を実現する」に貢献することができる。
　１　自動運転システム
　１０　測距センサ
　２０　位置情報検知センサ
　３０　自動運転機構
　４０　車載装置
　４１　路面状態判定装置
　４２　運転制御部
　５０　路面状態判定システム
　４１１　センサ情報取得部
　４１２　基準データ記憶部
　４１３　判定部

Claims (9)

  1. 　車両の所定位置に設置され、前記車両の周辺の計測エリアにおける路面に向けて光を投光し、投光した前記光の反射光を受光するとともに前記反射光の受光状態に基づいて、前記路面までの距離を計測する測距センサと、
    　前記測距センサで前記反射光が受光されなかったとき、または、前記測距センサによる計測値が所定値よりも長いときには、前記路面が濡れていると判定する判定部と、
    を備えた路面状態判定システム。
  2. 　前記測距センサは、前記計測エリアにおける前記路面上の複数箇所までの距離を計測し、
    　前記判定部は、前記計測エリア内に、前記測距センサで前記反射光が受光されない部分エリアが含まれているとき、または前記測距センサによる計測値が所定値よりも長い部分エリアが含まれているときには、前記路面が濡れていると判定する、請求項１に記載の路面状態判定システム。
  3. 　前記判定部は、前記測距センサが投光した複数の光の反射光に関する計測結果のうちノイズとして認識された数が所定値以上あり、且つ前記計測エリア内に、前記測距センサが投光した光の反射光が受光されない部分エリアが含まれているときに、前記路面が濡れていると判定する、請求項２に記載の路面状態判定システム。
  4. 　前記測距センサは、予め前記車両に設置された障害物検出用の光センサ、または自己位置推定用の光センサで構成される、請求項１～３のうちの何れか１項に記載の路面状態判定システム。
  5. 　前記路面が濡れていないときに前記車両または他の車両が走行して前記測距センサで計測された、前記車両の位置ごとおよび計測方向ごとの前記路面までの距離の情報を基準データとして記憶する基準データ記憶部をさらに備え、
    　前記判定部は、前記車両が走行したときに、所定位置において前記測距センサで計測された前記計測方向の前記路面までの距離の計測値が、前記基準データ内の該当する位置および前記計測方向の前記路面までの距離よりも長いときには、前記路面が濡れていると判定する、請求項１～４のうちの何れか１項に記載の路面状態判定システム。
  6. 　前記基準データ記憶部は、前記車両または他の車両が走行して前記測距センサで計測された、当該車両の位置、時刻、および前記計測方向ごとの計測値の情報を前記路面の濡れ状態に関わらず一時的に記憶し、
    　前記判定部は、前記車両が走行予定の位置について、所定時間内に他の車両で計測され前記基準データ記憶部に記憶された計測値の情報を用いて、前記路面が濡れているか否かを判定する、請求項５に記載の路面状態判定システム。
  7. 　車両の所定位置に設置され、前記車両の周辺の計測エリアにおける路面に向けて光を投光し、投光した前記光の反射光を受光するとともに前記反射光の受光状態に基づいて、前記路面までの距離を検出する測距センサに接続され、
    　前記測距センサで前記反射光が受光されなかったとき、または、前記測距センサによる計測値が所定値よりも長いときには、前記路面が濡れていると判定する判定部、を備えた路面状態判定装置。
  8. 　請求項７に記載の路面状態判定装置に接続され、前記路面状態判定装置で路面が濡れていると判定されると、前記車両の運転速度を下げるかまたは停止させる指示を出力する出力部を備えた車両運転制御装置。
  9. 　車両の所定位置に設置され、前記車両の周辺の計測エリアにおける路面に向けて光を投光し、投光した前記光の反射光を受光するとともに前記反射光の受光状態に基づいて、前記路面までの距離を検出する測距センサに接続された路面状態判定装置が、
    　前記測距センサで前記反射光が受光されなかったとき、または、前記測距センサによる計測値が所定値よりも長いときには、前記路面が濡れていると判定する、路面状態判定方法。
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