JP3671229B2 - 電波放射計式路面状況把握装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行支援道路システム（ＡＨＳ）の路面状況把握装置に関し、特に電波帯の路面放射温度、天空放射温度を計測することにより路面状態判定を行う電波放射計式路面状況把握装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＡＨＳ用の路面状況把握装置としては、９５ＧＨｚのミリ波帯の電波放射計式路面状況把握装置が提案され、その有効性が報告されている。２０００年のイタリアのトリノで開催された第７回ＩＴＳ世界会議で、T.Kitanoが「Measurement of Snow and Ice Covered on Road by Road Surface Sensor」と題する発表（3571）を行った。本報告では電波放射計式路面状況把握装置が乾燥、湿潤、水膜、積雪、凍結の各路面状態の判別に極めて有効であることが報告されている。
【０００３】
従来の電波放射計式路面状況把握装置は図４に示すように、路面８からの放射ビーム９′，９″を受信する電波放射受信部１と、該電波放射受信部を２次元走査させる回転台６及び電波放射受信部１での計測データを処理し路面判定を行うデータ処理部５ａからなる。
【０００４】
これは、路面８上の路面状態、即ち乾燥、湿潤などの各種路面状態を路面から放射されるエネルギーを放射温度として計測するものである。しかし、路面状態判定に必要な放射率を算定するには天空放射温度の計測も必要である。図５は図４で示す電波放射計式路面状況把握装置が天空放射温度を計測する状態を示しており、天空からの放射ビーム１０′，１０″を電波放射受信部１で受信し計測する。この場合、路面放射温度を計測するときの路面に対する角度（路面に垂直な線との角度、即ち俯角）と天空に対する角度（路面に垂直な線との角度すなわち仰角）を等しくする必要がある。これらは、いずれも回転台６により実現される。データ処理部５ａは図６に示すように、電波放射受信部１からの路面及び天空の計測データを取りこみ、放射温度に変換する放射温度計測部１１、路面及び天空の放射温度と別手段で得られる路面表面温度から放射率を算定する放射率算定部１２、放射率算定結果から路面状態を判定する路面判定部１３からなる。電波放射受信部１では、路面及び天空の放射温度は水平偏波成分と垂直偏波成分について計測するため、放射温度計測部１１、放射率算定部１２いずれも、水平偏波成分と垂直偏波成分について実施する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の電波放射計式路面状況把握装置の問題点は、豪雨、霧などの悪天候時に放射率が変動し、路面状態判定の誤差が極めて増大する点である。
その理由は、豪雨、霧などの悪天候時では路面放射温度も天空放射温度も計測対象が路面、天空ではなく、雨、霧そのものとなり、路面と天空の計測放射温度がほぼ等しくなるためである。路面状態の判定に用いる放射率εは、
ε＝（Ｔr-Ｔh）／（Ｔs-Ｔh） ( ２ )
で示される。ここで、Ｔrは路面放射温度、Ｔhは天空放射温度、Ｔsは路面表面温度である。式 ( ２ )は、路面放射温度と天空放射温度の値がほぼ等しくなると、計測誤差などにより天空放射温度が路面放射温度より高くなり、放射率εは負の値となる場合が起ることを意味する。この場合、放射率による路面状態の判定は不可となる。
したがって、従来の電波放射計式路面状況把握装置では悪天候時に路面状態の判定誤差が生じ易い欠点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記のような課題を解決するためになされたものであり、従来の電波放射計式路面状況把握装置に見られる悪天候時における路面状態の判定の精度を向上させ、天候状態に影響を受けない高性能の電波放射計式路面状況把握装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、路面からの放射温度、天空からの放射温度を計測する電波放射受信部と、該電波放射受信部を２次元走査させる回転台と、前記電波放射受信部から送出される計測値を取りこみ路面判定を行うデータ処理部とを備えた電波放射計式路面状況把握装置であって、前記データ処理部に路面放射温度・天空放射温度差分計測部と天空放射温度変換部を設けたことを特徴とする。前記天空放射温度変換部は路面放射温度・天空放射温度差分計測部で計測した路面放射温度と天空放射温度の差分の絶対値が、ある一定温度（Ｋ）以下になったときは天空放射温度の値を、
天空放射温度＝路面放射温度−Ｋ ( １ )
とし、天空放射温度の値を一義的に決定する。この一定値Ｋは路面判定性能を勘案し決定する。通常は３〜１０℃程度である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記データ処理部の天空放射温度変換部に、外部に設置された視程計データを入力せしめたことを特徴とする。このデータ入力により、悪天候状態を定義し一定値Ｋを決定する。この場合、Ｋの値は３〜１０℃の間でより細かく決めることが出来る。
【０００９】
【作用】
前記のように、路面放射温度と天空放射温度の差分が小さい場合、データ処理部に路面放射温度と天空放射温度の差分を計測する路面放射温度・天空放射温度差分計測部と天空放射温度の値を一義的に決定する天空放射温度変換部を設けたことにより、温度変動などによる器材性能変動などによって、路面放射温度が天空放射温度より低くなる逆転現象が発生せず、常に安定した計測が可能となる。なお、路面放射温度と天空放射温度の差分が大きい場合は、路面放射温度・天空放射温度差分計測部と天空放射温度変換部は機能せず、単なる信号通過となる。
さらに、天空放射温度変換部に視程計からのデータ入力せしめることにより、悪天候の状態が定量的に把握でき、式 ( １ )で用いる一定値Ｋをより正確に定義でき、さらに高性能の電波放射計式路面状況把握装置が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
基本的な形態は従来の電波放射計式路面状況把握装置と同様であり、図４を参照して説明する。路面８からの放射ビーム９′，９″を受信する電波放射受信部１と、該電波放射受信部を２次元走査させる回転台６及び電波放射受信部１での計測データを処理し路面判定を行う後記データ処理部とからなる。これは、路面８上の路面状態、即ち乾燥、湿などの各種路面状態を路面から放射されるエネルギーを放射温度として計測するものである。しかし、路面状態判定に必要な放射率を算定するには天空放射温度の計測も必要である。
【００１１】
図５は図４で示す電波放射計式路面状況把握装置が天空放射温度を計測する状態を示しており、天空からの放射ビーム１０′，１０″を電波放射受信部１で受信し計測する。この場合、路面放射温度を計測するときの路面に対する角度（路面に垂直な線との角度、即ち俯角）と天空に対する角度（路面に垂直な線との角度すなわち仰角）は等しくする必要がある。これらは、いずれも回転台６により実現される。
【００１２】
本発明の実施の形態は図１に示すように、データ処理部５の構成にある。従来のデータ処理部５ａは、電波放射受信部１からの路面及び天空の計測データを取りこみ、放射温度に変換する放射温度計測部１１、路面及び天空の放射温度と別手段で得られる路面表面温度から放射率を算定する放射率算定部１２、放射率算定結果から路面状態を判定する路面判定部１３からなるが、本発明では図１に示すように、路面放射温度と天空放射温度の差分を計測する路面放射温度・天空放射温度差分計測部１４と天空放射温度の値を一義的に決定する天空放射温度変換部１５が設けられている。
【００１３】
図１に示すデータ処理部５で、路面放射温度と天空放射温度の差分を計測する路面放射温度・天空放射温度差分計測部１４と天空放射温度の値を一義的に決定する天空放射温度変換部１５を設けることにより、豪雨、霧など悪天候時では路面放射温度と天空放射温度がほぼ等しくなりその差分は小さくなる。この場合、天空放射温度変換部１５により天空放射温度を路面放射温度から一義的に決定することになる。
【００１４】
図２は別の実施の形態を示すもので、この実施の形態では視程計１６のデータがデータ処理部５の天空放射温度変換部１５に入力せしめることが可能になっている。これにより、天空放射温度変換部１５により天空放射温度を路面放射温度から一義的に決定するための値Ｋをより細かく決定することが可能とになる。
【００１５】
前記実施の形態に基いて実験した計測結果を図１，３により説明する。これらは名神高速伊吹ＰＡに設置して計測されたデータで、各々（ａ）は水平偏波の放射率、垂直偏波の放射率、両偏波の放射率差分の時間変動特性、（ｂ）は横軸水平偏波の放射率、縦軸は両偏波の放射率差分を示す放射率変動幅特性である。データは２００１年８月６日に取得されたもので、図７は従来の電波放射計式路面状況把握装置のデータ処理部５ａによる計測結果、図３は本発明の電波放射計式路面状況把握装置のデータ処理部５による計測結果である。この場合一定値Ｋは１０℃を採用した。これらの結果から放射率時間変動特性も放射率変動幅特性も本発明になる電波放射計式路面状況把握装置により著しく性能の改善が見られ、性能向上が十分発揮されていることが分かる。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、従来の電波放射計式路面状況把握装置に見られる悪天候時における路面状態の判定の精度を向上させることができる。また、天候状態に影響を受けない高性能の電波放射計式路面状況把握装置を実現することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示すデータ処理部のブロック図である。
【図２】別の実施の形態を示すデータ処理部のブロック図である。
【図３】本発明の電波放射計式路面状況把握装置による計測結果を示し、（ａ）は放射率時間変動特性、（ｂ）は放射率変動幅特性、をそれぞれ表す。
【図４】従来の電波放射計式路面状況把握装置の外観図（路面放射温度計測）である。
【図５】従来の電波放射計式路面状況把握装置の外観図（天空放射温度計測）である。
【図６】従来のデータ処理部を示すブロック図である。
【図７】従来の電波放射計式路面状況把握装置による計測結果を示し、（ａ）は放射率時間変動特性、（ｂ）は放射率変動幅特性、をそれぞれ表す。
【符号の説明】
１ 電波放射受信部
５ データ処理部
６ 回転台
７ ポール
８ 路面
９′，９″ 路面放射ビーム
１０′，１０″ 天空放射ビーム
１１ 放射温度計測部
１２ 放射率算定部
１３ 路面判定部
１４ 路面放射温度・天空放射温度差分計測部
１５ 天空放射温度変換部
１６ 視程計
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行支援道路システム（ＡＨＳ）の路面状況把握装置に関し、特に電波帯の路面放射温度、天空放射温度を計測することにより路面状態判定を行う電波放射計式路面状況把握装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＡＨＳ用の路面状況把握装置としては、９５ＧＨｚのミリ波帯の電波放射計式路面状況把握装置が提案され、その有効性が報告されている。２０００年のイタリアのトリノで開催された第７回ＩＴＳ世界会議で、T.Kitanoが「Measurement of Snow and Ice Covered on Road by Road Surface Sensor」と題する発表（3571）を行った。本報告では電波放射計式路面状況把握装置が乾燥、湿潤、水膜、積雪、凍結の各路面状態の判別に極めて有効であることが報告されている。
【０００３】
従来の電波放射計式路面状況把握装置は図４に示すように、路面８からの放射ビーム９′，９″を受信する電波放射受信部１と、該電波放射受信部を２次元走査させる回転台６及び電波放射受信部１での計測データを処理し路面判定を行うデータ処理部５ａからなる。
【０００４】
これは、路面８上の路面状態、即ち乾燥、湿潤などの各種路面状態を路面から放射されるエネルギーを放射温度として計測するものである。しかし、路面状態判定に必要な放射率を算定するには天空放射温度の計測も必要である。図５は図４で示す電波放射計式路面状況把握装置が天空放射温度を計測する状態を示しており、天空からの放射ビーム１０′，１０″を電波放射受信部１で受信し計測する。この場合、路面放射温度を計測するときの路面に対する角度（路面に垂直な線との角度、即ち俯角）と天空に対する角度（路面に垂直な線との角度すなわち仰角）を等しくする必要がある。これらは、いずれも回転台６により実現される。データ処理部５ａは図６に示すように、電波放射受信部１からの路面及び天空の計測データを取りこみ、放射温度に変換する放射温度計測部１１、路面及び天空の放射温度と別手段で得られる路面表面温度から放射率を算定する放射率算定部１２、放射率算定結果から路面状態を判定する路面判定部１３からなる。電波放射受信部１では、路面及び天空の放射温度は水平偏波成分と垂直偏波成分について計測するため、放射温度計測部１１、放射率算定部１２いずれも、水平偏波成分と垂直偏波成分について実施する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の電波放射計式路面状況把握装置の問題点は、豪雨、霧などの悪天候時に放射率が変動し、路面状態判定の誤差が極めて増大する点である。
その理由は、豪雨、霧などの悪天候時では路面放射温度も天空放射温度も計測対象が路面、天空ではなく、雨、霧そのものとなり、路面と天空の計測放射温度がほぼ等しくなるためである。路面状態の判定に用いる放射率εは、
ε＝（Ｔr-Ｔh）／（Ｔs-Ｔh） ( ２ )
で示される。ここで、Ｔrは路面放射温度、Ｔhは天空放射温度、Ｔsは路面表面温度である。式 ( ２ )は、路面放射温度と天空放射温度の値がほぼ等しくなると、計測誤差などにより天空放射温度が路面放射温度より高くなり、放射率εは負の値となる場合が起ることを意味する。この場合、放射率による路面状態の判定は不可となる。
したがって、従来の電波放射計式路面状況把握装置では悪天候時に路面状態の判定誤差が生じ易い欠点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記のような課題を解決するためになされたものであり、従来の電波放射計式路面状況把握装置に見られる悪天候時における路面状態の判定の精度を向上させ、天候状態に影響を受けない高性能の電波放射計式路面状況把握装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、路面からの放射温度、天空からの放射温度を計測する電波放射受信部と、該電波放射受信部を２次元走査させる回転台と、前記電波放射受信部から送出される計測値を取りこみ路面判定を行うデータ処理部とを備えた電波放射計式路面状況把握装置であって、前記データ処理部に路面放射温度・天空放射温度差分計測部と天空放射温度変換部を設けたことを特徴とする。前記天空放射温度変換部は路面放射温度・天空放射温度差分計測部で計測した路面放射温度と天空放射温度の差分の絶対値が、ある一定温度（Ｋ）以下になったときは天空放射温度の値を、
天空放射温度＝路面放射温度−Ｋ ( １ )
とし、天空放射温度の値を一義的に決定する。この一定値Ｋは路面判定性能を勘案し決定する。通常は３〜１０℃程度である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記データ処理部の天空放射温度変換部に、外部に設置された視程計データを入力せしめたことを特徴とする。このデータ入力により、悪天候状態を定義し一定値Ｋを決定する。この場合、Ｋの値は３〜１０℃の間でより細かく決めることが出来る。
【０００９】
【作用】
前記のように、路面放射温度と天空放射温度の差分が小さい場合、データ処理部に路面放射温度と天空放射温度の差分を計測する路面放射温度・天空放射温度差分計測部と天空放射温度の値を一義的に決定する天空放射温度変換部を設けたことにより、温度変動などによる器材性能変動などによって、路面放射温度が天空放射温度より低くなる逆転現象が発生せず、常に安定した計測が可能となる。なお、路面放射温度と天空放射温度の差分が大きい場合は、路面放射温度・天空放射温度差分計測部と天空放射温度変換部は機能せず、単なる信号通過となる。
さらに、天空放射温度変換部に視程計からのデータ入力せしめることにより、悪天候の状態が定量的に把握でき、式 ( １ )で用いる一定値Ｋをより正確に定義でき、さらに高性能の電波放射計式路面状況把握装置が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
基本的な形態は従来の電波放射計式路面状況把握装置と同様であり、図４を参照して説明する。路面８からの放射ビーム９′，９″を受信する電波放射受信部１と、該電波放射受信部を２次元走査させる回転台６及び電波放射受信部１での計測データを処理し路面判定を行う後記データ処理部とからなる。これは、路面８上の路面状態、即ち乾燥、湿などの各種路面状態を路面から放射されるエネルギーを放射温度として計測するものである。しかし、路面状態判定に必要な放射率を算定するには天空放射温度の計測も必要である。
【００１１】
図５は図４で示す電波放射計式路面状況把握装置が天空放射温度を計測する状態を示しており、天空からの放射ビーム１０′，１０″を電波放射受信部１で受信し計測する。この場合、路面放射温度を計測するときの路面に対する角度（路面に垂直な線との角度、即ち俯角）と天空に対する角度（路面に垂直な線との角度すなわち仰角）は等しくする必要がある。これらは、いずれも回転台６により実現される。
【００１２】
本発明の実施の形態は図１に示すように、データ処理部５の構成にある。従来のデータ処理部５ａは、電波放射受信部１からの路面及び天空の計測データを取りこみ、放射温度に変換する放射温度計測部１１、路面及び天空の放射温度と別手段で得られる路面表面温度から放射率を算定する放射率算定部１２、放射率算定結果から路面状態を判定する路面判定部１３からなるが、本発明では図１に示すように、路面放射温度と天空放射温度の差分を計測する路面放射温度・天空放射温度差分計測部１４と天空放射温度の値を一義的に決定する天空放射温度変換部１５が設けられている。
【００１３】
図１に示すデータ処理部５で、路面放射温度と天空放射温度の差分を計測する路面放射温度・天空放射温度差分計測部１４と天空放射温度の値を一義的に決定する天空放射温度変換部１５を設けることにより、豪雨、霧など悪天候時では路面放射温度と天空放射温度がほぼ等しくなりその差分は小さくなる。この場合、天空放射温度変換部１５により天空放射温度を路面放射温度から一義的に決定することになる。
【００１４】
図２は別の実施の形態を示すもので、この実施の形態では視程計１６のデータがデータ処理部５の天空放射温度変換部１５に入力せしめることが可能になっている。これにより、天空放射温度変換部１５により天空放射温度を路面放射温度から一義的に決定するための値Ｋをより細かく決定することが可能とになる。
【００１５】
前記実施の形態に基いて実験した計測結果を図１，３により説明する。これらは名神高速伊吹ＰＡに設置して計測されたデータで、各々（ａ）は水平偏波の放射率、垂直偏波の放射率、両偏波の放射率差分の時間変動特性、（ｂ）は横軸水平偏波の放射率、縦軸は両偏波の放射率差分を示す放射率変動幅特性である。データは２００１年８月６日に取得されたもので、図７は従来の電波放射計式路面状況把握装置のデータ処理部５ａによる計測結果、図３は本発明の電波放射計式路面状況把握装置のデータ処理部５による計測結果である。この場合一定値Ｋは１０℃を採用した。これらの結果から放射率時間変動特性も放射率変動幅特性も本発明になる電波放射計式路面状況把握装置により著しく性能の改善が見られ、性能向上が十分発揮されていることが分かる。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、従来の電波放射計式路面状況把握装置に見られる悪天候時における路面状態の判定の精度を向上させることができる。また、天候状態に影響を受けない高性能の電波放射計式路面状況把握装置を実現することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示すデータ処理部のブロック図である。
【図２】別の実施の形態を示すデータ処理部のブロック図である。
【図３】本発明の電波放射計式路面状況把握装置による計測結果を示し、（ａ）は放射率時間変動特性、（ｂ）は放射率変動幅特性、をそれぞれ表す。
【図４】従来の電波放射計式路面状況把握装置の外観図（路面放射温度計測）である。
【図５】従来の電波放射計式路面状況把握装置の外観図（天空放射温度計測）である。
【図６】従来のデータ処理部を示すブロック図である。
【図７】従来の電波放射計式路面状況把握装置による計測結果を示し、（ａ）は放射率時間変動特性、（ｂ）は放射率変動幅特性、をそれぞれ表す。
【符号の説明】
１ 電波放射受信部
５ データ処理部
６ 回転台
７ ポール
８ 路面
９′，９″ 路面放射ビーム
１０′，１０″ 天空放射ビーム
１１ 放射温度計測部
１２ 放射率算定部
１３ 路面判定部
１４ 路面放射温度・天空放射温度差分計測部
１５ 天空放射温度変換部
１６ 視程計
Claims (2)
- 路面からの放射温度、天空からの放射温度を計測する電波放射受信部と、
該電波放射受信部を２次元走査させる回転台と、
路面放射温度と天空放射温度の差分を計測する路面放射温度・天空放射温度差分計測部と、天空放射温度の値を一義的に決定する天空放射温度変換部とを有し、前記電波放射受信部から送出される計測値を取りこみ路面判定を行うデータ処理部と
を備えた電波放射計式路面状況把握装置であって、
前記天空放射温度変換部は、前記路面放射温度・天空放射温度差分計測部で計測した路面放射温度と天空放射温度の差分の絶対値が、ある一定温度以下になったときは、天空放射温度の値を式（１）から算出することを特徴とする電波放射計式路面状況把握装置。
（式１）天空放射温度＝路面放射温度−Ｋ・・・（１）
ただし、Ｋ：一定温度 - 前記データ処理部の天空放射温度変換部に、外部に設置された視程計データを入力せしめた請求項１記載の電波放射計式路面状況把握装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002341617A JP3671229B2 (ja) | 2002-11-26 | 2002-11-26 | 電波放射計式路面状況把握装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002341617A JP3671229B2 (ja) | 2002-11-26 | 2002-11-26 | 電波放射計式路面状況把握装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004177188A JP2004177188A (ja) | 2004-06-24 |
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ID=32703894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002341617A Expired - Lifetime JP3671229B2 (ja) | 2002-11-26 | 2002-11-26 | 電波放射計式路面状況把握装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| US9341708B2 (en) | 2012-08-08 | 2016-05-17 | Nissan Motor Co., Ltd. | Road surface condition detection device and road surface condition detection method |
| JP6830212B2 (ja) * | 2016-09-13 | 2021-02-17 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 路面状態予測システム、運転支援システム、路面状態予測方法及びデータ配信方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0626863Y2 (ja) * | 1985-02-08 | 1994-07-20 | 鹿島建設株式会社 | 日射量測定装置 |
| JP3994594B2 (ja) * | 1999-09-16 | 2007-10-24 | 株式会社デンソー | 路面状況推定装置 |
-
2002
- 2002-11-26 JP JP2002341617A patent/JP3671229B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004177188A (ja) | 2004-06-24 |
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