JPH01110237A - 路面状態検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車等の走行路面の状態を検出して、運転
に必要なデータ等を提供することができる路面状態検出
装置に関する。

（従来の技術） 路面がいかなる状態にあるかというデータをリアルタイ
ムで得ることができれば自動車の運転や制動系等の制御
用のデータとして極めて有効に利用できる。

特開昭６１−９３６５号に係る路面摩擦係数の測定の発
明は、車両を走行させて路面の摩擦係数の大小を判別す
る測定方法を提案している。

（発明が解決しようとする問題点） 前述のように現実に車両を走行させずに路面のデータを
無接触で得たいという要請があるが、そのような装置は
提案されていない。

本発明の目的は、既に知られている種々の路面のデータ
と、光電的に得られる路面の情報を突き合わせてリアル
タイムで路面の状態、例えば路面物質（アスファルトコ
ンクリート、砂利等）、路面の濡れ、凍結、積雪等を検
知して、その状態からすべりやすさの情報（摩擦係数）
を得ることができる路面状態検出装置を提供することに
ある。

（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明による路面状態検出
装置は、路面に複数のスペクトルを含む光を投射する投
光器と、前記路面からの反射光を受光する反射光受光手
段と、前記路面の発生する赤外成分を受光する赤外光受
光手段と、前記反射光受光手段の出力から前記路面の色
彩を分析して出力する色彩分析回路と、前記赤外光受光
手段の出力から前記路面の水分を検出して出力する水分
検出回路と、前記赤外光受光手段の出力から前記路面の
放射エネルギーを測定して出力する放射エネルギー測定
回路と、路面の水分に対応する輻射率、路面の物質に対
応する色彩の範囲、路面の物質と状態に対応する路面の
摩擦係数が対応させられて記憶させられているデータテ
ーブルと、前記水分の有無と前記データテーブルの輻射
率から路面の温度を算出し、前記路面の温度から表面の
凍結状態の有無を判定し、前記色彩分析回路の出力から
前記データテーブルを参照して路面の物質を判定し、前
記路面の物質と表面の状態から前記データテーブルを参
照して路面の摩擦係数を演算する中央処理装置と、前記
中央処理装置の演算結果を出力する出力装置から構成さ
れている。

前記路面の物質は、砂利、アスファルト、コンクリート
その他に分類できる。

また前記路面の表面状態は、乾燥、濡れ、凍結状態に分
類できる。

（実施例） 以下、図面等を参照して、本発明をさらに詳しく説明す
る。

第１図は、本発明による路面状態検出装置の第１の実施
例を示すブロック図である。

カメラヘッド２には、筐体（・暗箱）２２に設けられた
集光用レンズ２１とこのレンズ２１で集光された路面１
からの反射光を受は入れる反射光゛受光素子群２３と赤
外線受光素子群２４から形成されている。

レンズ２１を含む集光光学系にはピント合わせ、および
絞り機能を付加しである。

なお、赤外線検出の際に炭酸ガス、水蒸気などの赤外線
吸収、太陽光の影響等を除くため、あるいは低温域を測
定するために、長い波長の赤外線を検出する必要がある
場合がある。レンズガラスは４．８μｍ以上の波長の赤
外線を透過しないから、そのような場合は、光学系を反
射方式にして赤外線用の光学系を別に設ける必要がある
。

投光器６は自動車から路面１に向けて、複数のスペクト
ルを含む光、この実施例では白色光を投射する投光器で
ある。

反射光受光素子群２３は前記投光器６が路面１に向けて
投射した白色光の反射光成分を受光する異なる分光特性
を持つ素子から形成されている。

すなわち、人間の眼の分光感度であるスペクトル三刺激
値マλ（Ｘの長波長側ピーク）、Ｔλ。

Ｔλの感度をそれぞれ有する少なくとも３個以上の受光
素子を含んでいる。

第２図は分光感度曲線を示すグラフである。

赤外線受光素子群２４は、路面の放射エネルギー検出用
の受光素子と２個の水分検出用受光素子を含んでいる。

反射光受光素子群２３、および赤外線受光素子群２４の
出力は信号処理装置３に接続されている。

信号処理装置３には色彩分析回路３２、反射率測定回路
３３、放射エネルギー検出回路３４、水分検出回路３５
が設けられている。

色彩分析回路３２は、波長感度がそれぞれ３刺激値に合
わせられている可視光受光素子群２３の各素子の出力を
受けて、この３刺激値のデータを演算処理によって、路
面１の色彩（色相、明度、彩度）を得て出力する。

また反射光受光素子群２３からの信号は、反射率測定回
路３３にも送られ、路面の反射率が測定される。

放射エネルギー検出回路３４は、路面１からの赤外線エ
ネルギーを検出する赤外線受光素子群２４からの信号を
処理して放射エネルギーのデータを出力する。

物体からは、温度と物質固有の輻射率に見合った赤外線
が放出されることは良く知られている。

前述のように、水は赤外線を吸収するから、このことを
利用して路面１の表面の水分の存否のデータを得ること
ができる。

路面１からの赤外線を赤外線受光素子群２４の２個の水
分検出用受光素子で受ける。

片方の素子は、フィルタ等により、水分子が吸収する波
長帯に感応しないものとする。

２つの素子の電気信号を、水分検出回路２５で比較する
ことにより、路面上の水の有無を検知することができる
。なお、２個の受光素子の内、水分の吸収帯にも感度を
有する方の素子は、測温用受光素子を兼用することも考
えられる。

路面の物質や状態の判断は前記信号処理装置から入力さ
れた各種の信号により演算判定装置４で行われる。

演算判定袋Ｗ４は、後述する手順で演算比較等を実行す
る中央処理装置（ＣＰＵ）４Ｌバツフアメモリ４２、デ
ータテーブル４３が設けられている。

バッファメモリ４２には、演算の過程のデータ、判断の
結果のデータ等を引き続く演算または出力のために記憶
する。

データテーブル４３には路面の水分に対応する輻射率の
データ、路面の物質に対応する色彩の範囲のデータ、路
面の物質と状態に対応する路面の摩擦係数のデータが格
納されており、適宜呼び出され参照される。

この演算判定装置４では、路面物質（アスファルトコン
クリート、砂利等）、路面の濡れ、凍結。

積雪状態が判断され、対応する路面の摩擦係数が求めら
れ、必要な表示のためのデータがバッファメモリ４２に
記憶させられる。そして、その内容は出力装置５により
出力または表示される。

次に第４図の流れ図を参照して演算判定装置のの中央処
理装置（ＣＰＵ）、４１の動作を詳しく説明する。

（ステップ１００） 信号処理判定回路を起動する。各部に電源が供給され投
光器６が起動され、必要な初期化が行われる。

（ステップ１０１） 水分検出回路３５の出力を参照して、路面の水分が一定
量以上あるか、ないか、中間の状態にあるかを判定する
。

路面の水分が有るとも無いともに言えない中間の状態に
あるとき、次のステップ１０２に進む。

（ステップ１０２） 反射率測定回路３３の出力を参照して路面の反射率の高
低を判断する。

路面の反射率が高い場合には、水分が相当量あると判断
する。

ステップ１０１で路面の水分が十分あると判断さた場合
、およびステップ１０１で路面の水分の状態が中間の状
態であるが、ステップ１０２で路面の反射率が高いと判
断された場合には、ステップ１０３に進む。

（ステップ１０３） 路面の状態を記録するバッファメモリ４２に路面に水分
が有るというデータを蓄積する。

（ステップ１０４） データテーブル４３から、濡れた路面の標準輻射率のデ
ータを取り出して、バッファメモリ４２に入力する。

（ステップ１０５） 放射エネルギー検出回路３４で得られた路面の放射エネ
ルギーＱと前記ステップ１０４で取り出しく１０） た輻射率ｅから路面温度Ｔを算出する。

ここで、路面温度Ｔ算出のアルゴリズムは次の式％式％ ただし、 Ｑ：放射エネルギー ｅ：輻射率 σ：５．６７５ｘｌＱ−２ （ステップ１０６） 前記ステップ１０５で算出された路面の温度が０℃以下
であるか、０℃を越えるものであるかを比較する。その
結果０℃以下の場合、ステップ１０７に進む。

（ステップ１０７） 路面の温度が０℃以下である場合には、路面の状態を示
すバッファメモリ４２に路面が凍結または圧雪の状態で
あることを示すデータを入力する。

（ステップ１０８） テーブル４３から標準凍結路の摩擦係数のデータを引き
出してバッファメモリ４２にその路面の摩擦係数を示す
表示用のデータを入力する。

（ステップ１０９） ステップ１０６で路面の温度が０°Ｃを越えるものであ
ると判定がされた場合には、バッファメモリ４２に路面
が“濡れ”であるというデータを入力する。

（ステップ１）０） このステップは、後述する第２の実施例にのみ存在する
ステップであるから、説明を省略し、ステップ１）１に
進む。

（ステップ１）１） 色彩分析回路３２の出力から路面が砂利道であるか、ア
スファルトであるか、コンクリートであるか、それら以
外のものであるかをテーブルのデータを参照して判定す
る。

（ステップ１）２） ステップ１）１で、砂利道であるという判定がされた場
合には、濡れた砂利道の標準的な摩擦係数を、テーブル
４３から読み出してバッファメモリ４２に入力する。

（ステップ１）３） 前記ステップ１）１で、路面の物質がアスファルトであ
ると判定された場合には、濡れたアスファルトの標準的
な摩擦係数を同様にテーブル４３から読み出してバッフ
ァメモリ４２に入力する。

（ステップ１）４） 同様にして、濡れたコンクリートであると判定された場
合には、濡れたコンクリート路面の標準的な摩擦係数を
バッファメモリ４２に入力する。

（ステップ１）５） さらに他の物質と対応する摩擦係数を予定するものであ
る。

（ステップ１）６） ステップ１０１および１０２で路面の水分が極めて少な
いと判定された場合は、路面の状態を記録するバッファ
メモリ４２に路面に水分がないと言うデータを入力する
。

（ステップ１）７） テーブル４３から乾いた路面の標準的な輻射率のデータ
をバッファメモリ４２に呼び出す。

（ステップ１）８） 前述したステップ１０５と同様なアルゴリズムにより路
面の温度を算出する。

（ステップ１）９） 路面の温度が算出されたらステップ１０６と同様にして
その温度が０℃以下であるか、０℃を越えるものである
かを判定する。

（ステップ１２０） ステップ１）９で０℃以下という判定がされた場合には
路面が凍結しており注意をしなくてはならない旨の表示
を可能にするデータをバッファメモＩＪ４２に記憶する
とともに出力装置５または他の表示部で表示を行わせる
。

（ステップ１２１） このステップは第２の実施例装置のみ存在するステップ
であるからここでは説明を省略する。

（ステップ１２２） 色彩分析回路３２の内容を色彩のテーブルと比較して、
路面物質が砂利であるのか、アスファルトであるのか、
コンクリートであるのかの判定を行なう。

（ステップ１２３） 砂利道であるという判定がされた場合には、乾いた砂利
道の標準的な摩擦係数をテーブル４３から取り出してバ
ッファメモリ４２に入力する。

（ステップ１２４） アスファルトと判定された場合には、同様にテーブルか
ら乾いたアスファルトの摩擦係数を取り出してバッファ
メモリに入力する。

（ステップ１２５） 乾いたコンクリートと判定された場合には、テーブルか
ら乾いたコンクリートの摩擦係数を取り出してバッファ
メモリに入力する。

（ステップ１２６） さらに他の物質と対応する摩擦係数を予定するものであ
る。

（ステップ１２７） ステップ１０８．１）２〜１）５．１２３〜１２５のい
ずれかで摩擦係数のデータの入力が終了したら、ここで
１つの判定のプロセスを終了する。

出力装置５は、このようにして入力された摩擦係数の表
示とか、路面が凍結しているのか濡れているのか等の警
告表示を随時することができる。

第３図は、本発明による路面状態検出装置の第２の実施
例を示すブロック図である。

この実施例は先に第１図を参照して説明した実施例と主
要部を共通にするものであるから、異なる部分を中心に
説明する。

カメラヘッド部２には、第１の実施例の反射光受光素子
群２３、赤外線受光素子群２４の他にさらにＣＣＤの撮
像素子２５が設けられている。

そしてこの撮像素子２５の出力は、信号処理装置３の画
像処理回路３６に接続されている。

画像処理回路３６は、撮像素子２５の出力を処理して路
面の粗さを算出する。

次にこの実施例の演算判定動作の前記第１の実施例と異
なる部分を第４図を参照して説明する。

この第２の実施例ではステップ１０９の次にステップ１
）０、ステップ１）９と１２０の次にステップ１２１が
入る。

（ステップ１）０） 画像処理回路３６を調べて、路面が粗であると判断され
たときはただちに砂利道と判断して、ステップ１）２に
進む。

路面が粗でないときは、第１の実施例と同様にステップ
１）１で色彩から路面の物質を判断する。

（ステップ１２１） ステップ１）９．１２０の次に画像処理回路３６を調べ
て、路面が粗であると判断されたときはただちに砂利道
と判断して、ステップ１）２に進み路面が粗でないとき
は第１の実施例と同様にステップ１）１で色彩から路面
の物質を判断する。

（発明の効果） 以上詳しく説明したように、本発明による路面状態検出
装置は、投光器を用い反射光受光手段により、路面から
の反射光を受光するとともに、赤外光受光手段により、
前記路面の発生する赤外成分を受光することにより、非
接触な光電的な手段により路面の情報を獲得することが
できる。

また前記光電的な手段により、走行中でなくても、また
走行の速度に関係なくデータを得ることができる。

このようにして得られたデータを既に知られている種々
の路面のデータと、突き合わせてリアルタイムで路面の
状態、例えば路面物質（アスファルト、コンクリート、
砂利等）、路面の濡れ、凍結。

積雪等を検知して、対応する摩擦のデータを得ることが
できる。

運転者は、そのデータからすべりやすさの情報を得るこ
とができ、安全な運転ができる。

また、そのデータは制動系の制御信号にも利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による路面状態検出装置の第１の実施
例を示すブロック図である。 第２図は、可視光受光素子群の特性を説明するための分
光感度曲線を示すグラフである。 第３図は、本発明による路面状態検出装置の第２の実施
例を示すブロック図である。 第４図は、信号処理判定回路の中央処理装置の動作を示
す流れ図である。 １・・・路面　　　　　　　２・・・カメラヘッド３・
・・信号処理装置　　　４・・・演算判定装置５・・・
出力装置　　　　　６・・・投光器２１・・・集光用レ
ンズ　　２２・・・筐体（暗箱）２３・・・反射光受光
素子群 ２４・・・赤外線受光素子群 ２５・・・撮像素子（ＣＯＤ） ３２・・・色彩分析回路　　３３・・・反射率測定回路
３４・・・温度測定回路　　３５・・・水分検出回路３
６・・・画像処理回路 ４１・・・中央処理装置（ｃ　Ｐ　Ｕ）４２・・・バッ
ファメモリ ４３・・・データテーブル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）路面に複数のスペクトルを含む光を投射する投光
   器と、前記路面からの反射光を受光する反射光受光手段
   と、前記路面の発生する赤外成分を受光する赤外光受光
   手段と、前記反射光受光手段の出力から前記路面の色彩
   を分析して出力する色彩分析回路と、前記赤外光受光手
   段の出力から前記路面の水分を検出して出力する水分検
   出回路と、前記赤外光受光手段の出力から前記路面の放
   射エネルギーを測定して出力する放射エネルギー測定回
   路と、路面の水分に対応する輻射率、路面の物質に対応
   する色彩の範囲、路面の物質と状態に対応する路面の摩
   擦係数が対応させられて記憶させられているデータテー
   ブルと、前記水分の有無と前記データテーブルの輻射率
   から路面の温度を算出し、前記路面の温度から表面の凍
   結状態の有無を判定し、前記色彩分析回路の出力から前
   記データテーブルを参照して路面の物質を判定し、前記
   路面の物質と表面の状態から前記データテーブルを参照
   して路面の摩擦係数を演算する中央処理装置と、前記中
   央処理装置の演算結果を出力する出力装置から構成した
   路面状態検出装置。
2. （２）前記路面の物質は、砂利、アスファルト、コンク
   リートに分類される特許請求の範囲第１項記載の路面状
   態検出装置。
3. （３）前記路面の表面状態は、乾燥、濡れ、凍結である
   特許請求の範囲第１項記載の路面状態検出装置。