JPH1063991A

JPH1063991A - 車輌追跡装置およびその装置を用いた交通制御システム

Info

Publication number: JPH1063991A
Application number: JP8238539A
Authority: JP
Inventors: Kenji Takemura; 賢治武村; Katsumi Obuchi; 克己大渕; Kenjiro Miyamoto; 健二郎宮本; Takao Matsui; 孝雄松井
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1996-08-20
Filing date: 1996-08-20
Publication date: 1998-03-06

Abstract

(57)【要約】【課題】車輌の進行状況を、簡単かつ正確に把握す
る。【解決手段】道路の側方または上方に、レーザレーダ
２と車輌追跡処理部３とから成る車輌追跡装置を配備す
る。レーザレーダ２は、所定の広がり角度を有するレー
ザ光を道路に向けて走査するとともに、各走査位置にお
いて、レーザ光の照射から反射光を受光するまでの時間
間隔に基づき、観測位置から車輌までの距離および方向
を計測する。車輌追跡処理部３は、この計測値より車輌
の現在位置を算出し、この算出結果の時間的な経緯を用
いて車輌の走行軌跡を認識する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、道路上を走行する車
輌の走行軌跡を認識する車輌追跡装置、およびこの装置
を用いて交通を制御するシステムに関連する。

【０００２】

【従来の技術】従来、道路上の車輌の走行軌跡を認識す
る装置として、道路の近傍または上方位置にテレビカメ
ラを設置して得られた画像を処理し、道路上の車輌を検
出する方式のものが存在する。また飛行機や船舶などの
進行軌跡は、一般に、電波方式のレーダーを用いて認識
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】画像処理により走行軌
跡を認識する場合、テレビカメラが高価な上、夜間時や
悪天候時などにも計測が可能なように照明装置を配備す
る必要があり、コスト高になるという問題がある。また
遠方の車輌を検出するために望遠レンズをつけると視野
角度が狭くなり、反対に視野角度を広くするために広角
レンズをつけると近距離にある車輌しか検出できないな
ど、広い範囲にわたって車輌を検出できないという問題
がある。

【０００４】また画像処理による方法の場合、２次元画
像上における車輌の時間的な位置変化から車輌の走行軌
跡を推定するだけであるので、高精度の認識は望めな
い。この問題を解決するには、３次元計測処理を行って
車輌の位置を検出する必要があるが、この方法をとる
と、複数台のカメラが必要な上、３次元計測にかかる複
雑な処理を行えるだけのハードウエアを用意する必要が
あり、ますますコストを増大させ、また処理を複雑化さ
せることになる。

【０００５】一方、この種装置に電波方式のレーダーを
組み込むことを考えた場合、装置構成が大がかりとなる
上、コスト高となり、道路近傍に手軽に配備することな
ど、到底不可能である。

【０００６】ところで近年、レーザ光を用いたレーダー
により道路上の車輌を検出して、車間距離や道路の込み
具合などを認識することが提案されている。この認識方
法は、走行する車輌や道路の近傍から道路上にレーザ光
を走査して、各走査位置における反射光を受光し、各走
査位置におけるレーザ光の照射から受光までの時間によ
り車輌の位置を認識するというものである。しかしなが
らこの方法では、単に現時点における車輌の位置が判別
されるだけで、走行軌跡を認識するまでには至っていな
い。

【０００７】この発明は上記問題点に着目してなされた
もので、レーザ光の走査により車輌の位置を計測すると
ともに、その計測結果の時間的な変化に基づき、車輌の
走行軌跡を認識することにより、道路上の広範囲にわた
って、車輌の進行状況を、簡単かつ正確に把握し得る車
輌追跡装置を提供することを第１の技術課題とする。

【０００８】またこの発明は、上記方式の車輌追跡装置
を用いて各種の交通制御を行うことにより、道路上の車
輌の流れを安全かつ的確に制御できる交通制御システム
を提供することを第２の技術課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の車輌追跡装置
は、道路上にレーザ光を走査するレーザ光走査手段と、
各走査方向からのレーザ光の反射光を受光する受光手段
と、各走査位置において、レーザ光が照射された時点か
ら反射光が受光された時点に至るまでの時間間隔に基づ
き道路上の車輌の位置を計測する計測手段と、前記計測
手段により計測された位置の時間的な変化を用いて車輌
の走行軌跡を認識する認識手段とから構成される。

【００１０】請求項２の発明では、前記認識手段は、前
記計測手段による計測結果を一段階前に得られた計測結
果と対応づけする対応づけ手段と、この対応づけ結果を
用いて次段階における車輌の位置を推定する推定手段
と、前段階の計測結果に対応する計測結果が得られなか
った車輌について、前回推定された位置をその車輌の現
在位置として仮設定する位置設定手段とを含んでいる。

【００１１】請求項３以下の発明は、上記の車輌追跡装
置を含む交通制御システムに関連する。まず請求項３の
交通制御システムは、前記車輌追跡装置により認識され
た車輌の走行軌跡を用いて道路上の障害物の有無を判別
する判別手段と、前記判別手段により道路上に障害物が
あることが判別されたとき、その判別結果を外部に報知
する報知手段とを具備している。

【００１２】請求項４の交通制御システムは、道路上の
各車輌の進むべき方向を決定する進行方向決定手段と、
各車輌について、前記車輌追跡装置により認識された走
行軌跡が前記決定された進行方向と合致するか否かを判
別する判別手段と、前記判別手段による判別結果を外部
へと出力する出力手段とを具備している。

【００１３】請求項５の交通制御システムは、特定車輌
に対し、その前方に位置する車輌について前記車輌追跡
装置により認識された走行方向の軌跡から、この特定車
輌が進むべき方向を決定する決定手段と、前記判別手段
により決定された進行方向を特定車輌へと報知する報知
手段とを具備している。

【００１４】請求項６の交通制御システムは、走行禁止
区域へと近づいてくる車輌について、前記車輌追跡装置
により認識された走行軌跡を用いて、この車輌が前記走
行禁止区域に侵入するか否かを判別する判別手段と、前
記判別手段による判別結果に応じて、外部に警告情報を
出力する警告手段とを具備している。

【００１５】請求項７の交通制御システムは、カーブ路
を走行する車輌について、前記車輌追跡装置により認識
された走行軌跡を用いて、この車輌が車線から逸脱する
方向へと進んでいるか否かを判別する判別手段と、前記
判別手段による判別結果に応じて、前記車輌または対向
車線上の車輌に警告情報を出力する警告手段とを具備し
ている。

【００１６】請求項８の交通制御システムは、分岐点の
手前位置において注目対象とする車輌を特定する車輌特
定手段と、前記車輌特定手段により特定された車輌につ
いて、前記車輌追跡装置により認識された走行軌跡を用
いて、その車輌がいずれの方向に走行したかを判別する
判別手段と、前記判別手段による判別結果に基づき、所
定の処理を実行する制御手段とを具備している。

【００１７】

【作用】道路上にレーザ光を走査することにより、道路
上の広い範囲を処理範囲として設定でき、この範囲内に
おいて計測された車輌の位置の時間的な変化により車輌
の走行軌跡を認識するので、簡単に正確な認識結果を得
ることができる。またレーザ光による検知方式をとるの
で装置構成が簡易化される上、画像処理の場合のように
照明装置を付加する必要が無く、装置にかかるコストは
大幅に削減される。

【００１８】請求項２の発明では、各車輌について、最
新に計測された位置と一段階前に計測された位置とを対
応づけた後、この対応づけ結果から次段階の走査時にお
けるこの車輌の位置が推定される。また一段階前の処理
では位置が計測されたが、今回は対応する位置が計測さ
れなかった車輌については、前段階に推定された位置が
現在位置として仮設定される。これにより前のサイクル
まで認識されていた車輌が他の車輌の陰に隠れて認識不
能になった場合でも、この車輌の走行軌跡の追跡を続行
することが可能となる。

【００１９】請求項３の発明では、認識された車輌の走
行軌跡により道路上の障害物の有無が正確に判別され、
その判別結果が後続の車輌などに報知される。

【００２０】請求項４の発明では、各車輌の進むべき方
向が決定されると、車輌追跡装置による認識結果によ
り、車輌が正しい方向に進んでいるか否かが判別され、
その判別結果が外部へと出力される。

【００２１】請求項５の発明では、車輌追跡装置により
特定車輌の前方に位置する車輌の走行軌跡が認識される
と、その認識結果に基づき特定車輌が進むべき方向が決
定され、特定車輌に報知される。

【００２２】請求項６の発明では、車輌追跡装置により
走行禁止区域に進入する虞のある車輌を正確に判別し
て、警告情報を出力する。また請求項７の発明では、車
輌追跡装置によりカーブ路において車線を逸脱する虞の
ある車輌を正確に判別して、警告情報を出力する。

【００２３】請求項８の発明では、分岐点の手前位置に
おいて注目対象とする車輌が特定され、以後この特定車
輌について前記車輌追跡装置による走行軌跡の認識処理
が行われ、その認識結果に基づく処理が実行される。こ
れにより、ある処理を行うために抽出した車輌のうち、
想定した方向に進行しなかった車輌を、初期段階で処理
対象から除去するなど、効率のよい処理を実行できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】請求項１，２の発明にかかる車輌
追跡装置の好適な実施例を、以下の図１〜１０を用いて
説明する。また図１１以下の図面により、請求項３〜８
にかかる交通制御システムを、順を追って説明する。

【００２５】

【実施例】図１は、この発明の一実施例にかかる車輌追
跡装置１の構成例を示すもので、レーザ光により道路上
の車輌を検出するレーザレーダ２と、レーザレーダ２か
らの検出信号を処理して車輌の走行軌跡を認識する車輌
追跡処理部３とから構成されている。

【００２６】前記レーザレーダ２は、図２に示すごと
く、レーザダイオード４（図中「ＬＤ」と略す），ＬＤ
駆動回路５，走査装置６，走査位置検出装置７，フォト
ダイオード８（図中「ＰＤ」と略す），受光回路９，制
御回路１０などから構成される。

【００２７】前記制御回路１０は、所定の時間毎にタイ
ミング信号を生成し、ＬＤ駆動回路５および走査装置６
に出力する。ＬＤ駆動回路５は、このタイミング信号に
応じてレーザダイオード４に対する駆動信号を出力する
もので、走査装置６は、前記駆動信号と同様のタイミン
グで動作して、レーザダイオード４から出力されたレー
ザ光を所定の角度毎に走査する。走査位置検出装置７
は、走査装置６の走査方向を検出するためのもので、そ
の検出結果は制御回路１０へと入力される。

【００２８】前記フォトダイオード８は、道路上の車輌
のリフレクタより反射されたレーザ光を受光するための
もので、その検知信号は、受光回路９を介して制御回路
１０へと入力される。制御回路１０は、レーザ光の照射
から受光に至るまでの遅延時間に基づき、観測位置から
車輌までの距離を算出するとともに、このときの走査位
置より観測位置から見た車輌の方向を検出する。

【００２９】前記車輌追跡処理部３は、レーザレーダ２
により検出された距離および方向に基づき、車輌の現在
位置を算出した後、この算出結果と１段階前に算出され
た同一車輌の位置データとを対応づけて車輌の走行軌跡
を認識する。この認識結果は、装置内部のメモリに記憶
されるほか、適宜、後述する各種の制御装置へ出力され
る。

【００３０】図３は、車輌追跡装置１の設置例をレーザ
光の走査領域とともに示す。この実施例における車輌追
跡装置１は、ハウジング内に前記レーザレーダ２と車輌
追跡処理部３とを収容配備しており、道路１１の路側
（または中央分離帯）に配備された支柱１２上に取り付
けらているが、これに限らず、レーザレーダ２を支柱の
上方に、車輌追跡部を支柱１２の側方などに取り付ける
ようにしてもよい。また設置場所は道路の横に限らず、
後述する他の実施例に示すように、ガントリーを用いて
道路の上方位置に設けてもよい。

【００３１】前記レーザレーダ２は、水平方向にθx ，
垂直方向にθy の広がり角度を有するレーザ光１３を、
水平方向に角度ηの走査角度をもって走査するもので、
これにより道路上の広い範囲がレーザ光の走査領域１４
内に含まれる。なおここではレーザ光を１次元的に走査
しているが、これに限らず、垂直方向の広がり角度θｙ
を絞り込んだレーザ光を２次元的に走査するようにして
もよい。

【００３２】図４（１）（２）は、片側２車線の道路に
おけるレーザ光の走査領域の具体的な設定例を示すもの
で、図４（１）は道路を上方から、図４（２）は道路を
側方から、それぞれ観察したイメージを示している。図
中の点Ｏは、レーザ光の照射位置、すなわち実質上の観
測位置を示すもので、図示例の場合、道路の側方２，５
ｍ，高さ７ｍの位置に設定されている。また前記角度θ
y は約６度に、走査角度ηは約１０度に、それぞれ設定
されている。なお図示例では、１車線の幅を３．５ｍと
想定し、道路上にトラックなどの大型車輌Ｃ１〜Ｃ５が
走行していることを示している。

【００３３】図示例の場合、上記の設定により、前記観
測位置Ｏから約５０ｍ前方〜１６０ｍ前方の範囲内にお
ける道路面が走査領域１４内に含まれる。また図中、斜
線で示す領域ｒ１，ｒ２は、車輌によりレーザ光が遮ら
れる領域（以下これを「死角領域」という）であるが、
この図示例の場合、各車輌Ｃ１〜Ｃ５は十分な車間距離
をもって走行しており（車輌Ｃ１−Ｃ３および車輌Ｃ２
−Ｃ４間は約３５ｍ，車輌Ｃ４−Ｃ５間は約５５ｍの車
間距離がある）、すべての車輌Ｃ１〜Ｃ５にレーザ光が
到達している。

【００３４】なおここでは図示しないが、上記設定の場
合、小型車を検出する場合には、約２５ｍ程度の車間距
離があればよい。また検出エリアの設定は、上記に限ら
ず、道路幅や車線の数などに応じて適宜設定される。

【００３５】図５は、前記車輌追跡処理部３の制御手順
を示すもので、以下、図６〜１０を参照しつつ、走行軌
跡の認識にかかる一連の手順を説明する。なお図５にお
いて、Ｔはレーザ光の走査周期（１サイクルの走査に要
する時間）を、Ｖは車輌として考えられる最高の走行速
度を、それぞれ示す。またＬは前記観測位置Ｏから検知
エリアの最端部までの距離である（以下このＬを「最大
検出距離Ｌ」という）。

【００３６】この車輌追跡処理部３の処理は、レーザレ
ーダ２によりレーザ光の新たな走査が開始されたことに
伴いスタートするもので、いずれかの走査方向に車輌が
存在したとき、その車輌のリフレクタからの反射光が受
光部へと入射して、観測位置から車輌までの距離および
方向が計測される。これによりステップ１が「ＹＥＳ」
となり、ステップ２以下の処理へと移行する。

【００３７】まずステップ２で、車輌追跡処理部３は、
レーザレーダ２から入力された計測値に基づき車輌の現
在位置を算出した後、前回の処理時（すなわちレーザ光
の１サイクル前の走査時）に検出された車輌の中から前
記計測値にもっとも近い位置にある車輌を検索する（ス
テップ３）。

【００３８】この車輌追跡処理部３の内部のメモリに
は、検出された車輌を識別するためのデータに対応させ
て、この車輌の検出位置や移動速度などの計測値や後記
する推定位置などが処理された順に記憶されており（以
下これらの情報を「車輌情報」と総称する）、前記ステ
ップ３の検索処理は、これら車輌情報のうち最新の車輌
検出位置を前記算出位置と比較することにより行われ
る。この結果、該当する車輌情報が見つかると、車輌追
跡処理部３は、つぎのステップ４で、検索された車輌の
最新の検出位置から今回計測された位置までの距離を算
出し、この算出値を１サイクルの走査の間に車輌が進み
得る最大の距離Ｖ・Ｔ（以下「最大移動距離」という）
と比較する。

【００３９】たとえば、レーザ光の走査周期Ｔが４０ms
の条件下で、車輌の最高速度Ｖを時速１８０Ｋｍと設定
した場合、１サイクルの走査が行われる間に車輌の移動
する最大距離は、２ｍとなる。したがって、前記した距
離の算出値が２ｍ以内であれば、計測された位置は検索
された車輌の最新の位置情報であると認識され、車輌の
移動速度が算出される（ステップ５）。

【００４０】図６は、車輌の移動距離および移動速度の
算出原理を示す。図示例のように、ある車輌が点Ｐから
点Ｑへと移動した場合、この車輌の移動距離ＰＱは、観
測位置Ｏから各点Ｐ，Ｑまでの距離ＯＰ，ＯＱ，および
この車輌の移動による角度変化θを用いたつぎの（１）
式で表される。

【００４１】

【数１】

【００４２】ここで各点Ｐ，Ｑの位置および観測位置Ｏ
に対する方向はすでに計測されているので、その計測値
から距離ＯＰ，ＯＱ，および角度θを算出して前記
（１）式に当てはめることにより、移動距離ＰＱが算出
される。さらにこの移動距離ＰＱと前記走査周期Ｔとを
つぎの（２）式に当てはめることにより、車輌の移動速
度ｖが算出される。

【００４３】

【数２】

【００４４】つぎに車輌追跡処理部３は、車輌がさらに
同一の方向へ同一速度で移動するものと仮定し、つぎの
処理時にこの車輌が検出される位置を推定する（ステッ
プ６）。いま図７に示すように、つぎの処理時における
前記車輌の検出位置を点Ｒとすると、その時点での車輌
の移動距離ＱＲは現時点での移動距離ＰＱに等しくなる
ので、観測位置Ｏからこの点Ｒまでの距離ＯＲはつぎの
（３）式により算出される。

【００４５】

【数３】

【００４６】また前記走査間隔Ｔは車輌の移動速度ｖに
対し、十分に早いので、点Ｑから点Ｒへの移動による角
度変化θ′は、前記角度変化θに近似すると考えればよ
い。よって、距離ＯＲおよび角度変化θ′によりつぎの
レーザ光の走査サイクル時にこの車輌が検出される位置
が推定される。なお三角形ＯＰＱと三角形ＯＰＲとを余
弦定理にあてはめて、角度変化θ′と距離ＯＲをより正
確に算出するようにしてもよい。

【００４７】図５に戻って、つぎに車輌追跡処理部３
は、上記の処理により求められた推定距離ＯＲを前記最
大検出距離Ｌと比較することにより、次回の処理時にこ
の車輌が検出エリア内に存在するか否かを判定する（ス
テップ７）。この判定が「ＹＥＳ」のとき、車輌追跡処
理部３は、前記ステップ２，ステップ５で求められた現
在の車輌の位置および移動速度とともに、前記車輌の推
定位置を、最新の車輌情報として登録する（ステップ
８）。

【００４８】一方、前記推定距離ＯＲが最大検出距離Ｌ
を上回った場合には、ステップ７が「ＮＯ」となり、車
輌追跡処理部３は、この車輌を通過車輌として次回の処
理対象から除外し、これまでに生成された車輌情報の時
系列データより、この車輌の走行軌跡情報を作成する
（ステップ８）。この情報は、装置内のメモリや外部な
どに出力される。

【００４９】１サイクル分のレーザ光の走査が終了する
とステップ１０が「ＹＥＳ」となってステップ１１へと
移行し、車輌追跡処理部３は、ここまでの処理により、
前回の処理時に検出されたすべての車輌について新たな
車輌情報が生成されたか否かをチェックする。この判定
が「ＹＥＳ」であれば、この段階における処理は終了
し、レーザ光のつぎの走査の開始に合わせて再び処理が
スタートする。

【００５０】一方、ステップ１１で、新たな車輌情報が
生成されていない車輌が存在することが判別されたと
き、車輌追跡処理部３は、この車輌が現在、他の車輌に
よる死角領域に入っているものと認識して（以下この車
輌を「死角車輌」という）、その認識結果をメモリ内に
登録する（ステップ１２）。さらに車輌追跡処理部３
は、つぎのステップ１３で、この車輌について前回の処
理時に算出された推定位置を、現在の車輌の位置として
仮設定し、処理を終了する。

【００５１】さらにつぎのサイクルの走査が開始され、
ステップ２，３の処理を経て前記ステップ４の判定が
「ＮＯ」となったとき、すなわちステップ３で検索され
た車輌の前回の検出位置から今回の計測位置までの距離
が前記最大移動距離Ｌを上回ったとき、車輌追跡処理部
３は、前記計測された位置にある車輌は、検索された車
輌とは別の車輌であると認識し、前回の処理において死
角車輌として登録された車輌があるか否かをチェックす
る（ステップ１４）。この判定が「ＹＥＳ」のとき、さ
らに車輌追跡処理部３は、この死角車輌について仮設定
された位置から前記計測位置までの距離を算出し、この
算出値を前記最大移動距離Ｖ・Ｔと比較する。この判定
が「ＹＥＳ」であれば、前記計測値は死角車輌として登
録された車輌にかかる情報であると認識され、死角車輌
の登録が解除される（ステップ１５，１６）。

【００５２】この後、車輌追跡処理部３は、ステップ５
へと移行して、死角車輌の登録が解除された車輌に対
し、今回の検出位置と前回仮設定された位置とを用いて
速度を算出し、以下、前記と同様の処理を実行する。な
お前記ステップ１４または１５の判定が「ＮＯ」となっ
たときには、車輌追跡処理部３は、今回の検出結果が検
知エリアに新たに入った車輌のものであると認識し、新
規の車輌情報としてメモリ内に登録する（ステップ１
７）。

【００５３】図８（１）〜（５）は、２台の車輌Ａ，Ｂ
の位置の推移を、所定の時間間隔（図示例では０．５秒
ごと）に示すもので、両車輌が併走している状態（時刻
０の時点）から、車輌Ｂが速度を上げて車輌Ａを追い越
し、その前方に車線を変更したことを想定してある。図
示例の場合、車輌Ｂが車線を変更するまで（１．０秒後
の時点まで）は、両車輌Ａ，Ｂともにレーザ光を受けて
おり、その位置の検出が可能である。しかしながら１．
５秒後には車輌Ｂは車線の変更過程にあって、車輌Ａに
よる死角領域ｒに入っており、その位置を検知すること
は不可能になる。

【００５４】図９（１）〜（５）は、それぞれ図８
（１）〜（５）の各段階における車輌位置の検出結果を
示すもので、図中、●印はレーザ光により直接計測され
た位置を示している。前記したように処理開始時点から
１秒後までは、両車輌Ａ，Ｂともにその位置が検出され
ているが、１．５秒後の車輌Ｂの位置は、前段階の処理
により推定された位置（図中○印で示す）に仮設定され
ている。

【００５５】この後、車輌Ｂは車輌Ａからかなり離れた
位置まで移動した時点（２．０秒後）で、再び検出され
るようになる。図１０は、前記図９の検出結果の推移か
ら得られた各車輌Ａ，Ｂの走行軌跡の認識結果Ｊ_A，Ｊ
_Bを示すもので、図中、実際の計測値による走行軌跡は
実線により、推定された位置情報を含む走行軌跡は破線
により、それぞれ示されている。このように死角領域に
入って検出が不可能になった車輌の位置を推定しておく
ことにより、１台の車輌の走行軌跡を途切れることなく
認識することができ、認識精度を大幅に向上させること
ができる。

【００５６】上記の車輌追跡装置１により認識された走
行軌跡情報は、他の制御装置（独立した装置でも車輌追
跡装置１内に組み込んでもよい）へと入力され、各種の
交通制御に用いられるもので、以下、図１１〜２０によ
り、交通制御システムの具体例を説明する。

【００５７】まず図１１は、走行の妨げとなる障害物の
有無を判別するようにした例であって、ガントリー１５
を用いて、前記車輌追跡装置１を道路上に車輌の走行方
向に向けて配備するとともに、警告情報などを表示する
ための表示板１６を、ガントリー１５を通過する前の車
輌に向けて配備している。図示例の道路は３車線ａ，
ｂ，ｃから成るもので、各車線を観測位置からの距離に
応じて所定間隔を隔てて区切ることにより、車輌が所定
の距離だけ進む毎にいずれの車線に位置するかを認識し
ている。なお図中Ｌ１〜Ｌ８は、車輌の到達地点を識別
するための符号である。

【００５８】図１２は、車輌追跡装置１による走行軌跡
の認識結果の一例を示す。なおこの図示例では、説明を
簡単にするために、３台の車輌Ａ，Ｂ，Ｃの走行軌跡
を、認識された順序を無視して並列的に示している。

【００５９】図１３は、前記図１２に示した各車輌の走
行軌跡をテーブル化したもので、各車輌が道路上のＬ１
〜Ｌ８の各位置に進んだとき、ａ，ｂ，ｃいずれの車線
に位置したかが示されている。図示例の場合、車輌Ａは
常に車線ａを走行し、車輌ＢはＬ５の位置に到達したと
き車線ｂに走行経路を変更している。また車輌Ｃの場
合、Ｌ５の位置において車線ｂから車線ｃに走行経路を
変更した後、すぐに車線ｂへと復帰している。

【００６０】図示しない制御装置は、各車輌の走行軌跡
から、前記車輌Ｃのように、ある位置でのみ車線を変更
する走行軌跡をとる車輌をチェックする。そして同一車
線を走行する所定数の車輌がある特定の位置でのみ車線
を変更することが認められたとき、その特定位置に障害
物が存在するものと判断し、表示板１６に警告情報を出
力する。図示例の場合、もし車輌Ｃに後続する複数台の
車輌において、車輌Ｃと同様の走行軌跡が認められる
と、車線ｂのＬ５の位置に障害物が存在すると判別さ
れ、前記警告情報が出力されることになる。なお上記制
御装置を管理センターなどに回線接続し、障害物を判別
したことを送信するようにすれば、障害物を速やかに撤
去することができる。

【００６１】図１４は、上記システムによりトンネル内
の障害物を検知するようにした実施例であって、この場
合、車輌追跡装置１はトンネルの入口付近に配備され、
トンネル内の出口に至るまでの領域にレーザ光を走査す
る。また前記表示板１６はトンネルの手前位置に配備さ
れており、トンネル内で障害物が検出されたとき、前記
と同様の警告情報を後続車輌１７に向けて表示する。こ
のようなシステム構成によれば、トンネル内に照明がな
くとも車輌の走行軌跡を正確に認識することができ、従
来の画像処理を用いた装置と比較すると、コストが大幅
に削減されることになる。

【００６２】図１５は、前記車輌追跡装置１を用いて、
高速道路の料金所の上流位置で車輌の進行を整理するよ
うにした例を示す。このシステムは、高速料金を自動支
払いするカードを搭載した車輌と一般の車輌とを、それ
ぞれ別のレーンへと誘導するもので、車輌の識別地点に
設けられる第１のガントリー１５Ａと車輌誘導用の表示
板１６を配備するための第２のガントリー１５Ｂとが、
所定距離を隔てて配備されている。

【００６３】前記第１のガントリーには、カード搭載車
輌との通信を行うための通信装置１８，１８とともに、
この発明にかかる車輌追跡装置１が配備されており、道
路側方にはこれら装置１，１８および前方の表示板１６
とを制御する制御装置１９が配備されている。なお図
中、網点部分２９は、車輌追跡装置１の検出エリアであ
って、レーザ光の走査領域中、道路が完全に含まれる部
分が検出エリアとして設定されている。

【００６４】前記通信装置１８は、ガントリー１５Ａ下
を通過する車輌に所定の情報を送信し、この情報に応答
した車輌はカード搭載車輌であり、応答がなかった車輌
は一般車輌であると判別する。制御装置１９はその判別
結果を入力して各車輌が進むべき方向を決定し、カード
搭載車輌に対してはノンストップレーンへ進む旨の指示
情報を、一般車輌に対しては通常の有人レーンへ進む旨
の指示情報を、それぞれ表示板１６に表示させる。

【００６５】第２のガントリー１５Ｂは、検出エリア１
９の最端付近に設置されている。第１のガントリー１５
Ａを通過した各車輌の走行軌跡の認識結果は制御装置１
９へと入力され、制御装置１９において、入力された走
行軌跡と前記車輌の判別結果との照合が行われ、各車輌
が適正な方向に進行しているか否かがチェックされる。
この結果、もし指示されたのとは異なる方向に進行して
いる車輌が判別されたとき、制御装置１９は、この判別
結果を料金所前の管理センターなどに送信する。これに
より誤った方向へと進んだ車輌は料金所に入る前に別の
方向へ誘導され、混乱を防止することができる。

【００６６】図１６は、料金所の直前位置において車輌
を誘導するシステムを示すもので、料金所２２の各ブー
スへの分岐点の手前に第１のガントリー１５Ｃが設置さ
れるとともに、その上流側に、所定距離を隔てて第２の
ガントリー１５Ｄが設置されている。

【００６７】前記第１のガントリー１５Ｃには、この発
明にかかる車輌追跡装置１が配備されており、第１のガ
ントリー１５Ｃ下を通過した車輌の走行軌跡が認識され
る。この認識結果は図示しない制御装置へと入力され、
各ブースの混み具合が判別され、この判別結果から後続
の車輌をいずれのブースに導くかが決定される。

【００６８】前記第２のガントリー１５Ｄには、表示板
１６が上流側へ向けて配備されている。この表示板１６
は、制御装置により決定された進行方向を示す情報を後
続車輌に表示するためのもので、これにより各車輌は最
もすいているブースに進むように誘導され、料金所２２
をスムーズに通過することができる。なお図中２０は、
前記したノンストップレーンであり、第２のガントリー
の上流側に前記した通信装置１８が配備されて、ノンス
トップレーンへと進むべき車輌が判別されている。これ
によりカード搭載車に対しては、ノンストップレーンへ
進む旨の指示情報が作成され、前記表示板１６に表示さ
れる。

【００６９】図１７は、交通制御システムの他の実施例
を示す。この実施例は、工事現場などの走行禁止区域２
３に進入しようとする車輌を判別するためのもので、走
行禁止区域の手前位置に、この発明にかかる車輌追跡装
置１を設け、走行禁止区域２３へと近づいてくる車輌の
速度と走行軌跡とをチェックするようにしている。なお
図中、２４は車輌の誘導ラインを、１６は警告情報を表
示するための表示板を示す。また２５は走行禁止区域内
にいる作業員などに危険を報知するための警報装置であ
る。

【００７０】図１８は、前記図１７の実施例において、
車輌追跡装置１からの認識結果を受ける制御装置による
制御手順を示す。まず制御装置は、最初のステップ１
で、新たに検知された車輌の速度をチェックし、この速
度が所定の基準値Ｖ_THを越えているとき、前記表示板１
６に減速指示を促す情報を表示する（ステップ２）。

【００７１】制御装置は、つぎのステップ３で、車輌の
現在の位置と速度からこの車輌が走行禁止区域２３に到
達するまでの時間を算出し、この算出値を所定のしきい
値Ｔ₁と比較する。この到達時間がしきい値Ｔ₁を下回
ると、ステップ３の判定が「ＹＥＳ」となってステップ
４へと移行し、この車輌の走行軌跡がチェックされる。
なおステップ３の比較処理は、ステップ２の処理後また
はステップ１が「ＮＯ」となったとき、すなわち車輌の
走行速度にかかわらず行われる。

【００７２】車輌追跡装置１により認識された走行軌跡
により、この車輌が走行禁止区域２３のある車線２６上
を走行していることが判別されると、ステップ５へと移
行し、他の車線に移動する旨の指示情報が表示される。

【００７３】車輌追跡装置１の出力結果により、車輌が
車線を変更する動きが認められたときはステップ６が
「ＹＥＳ」となって初期の処理へと戻る。これに対し、
さらに車輌が走行禁止区域２３に向かって走行すること
が判別された場合には、ステップ８へと移行して、車輌
が走行禁止区域２３へと到達する時間が前記しきい値Ｔ
₁よりもさらに小さいしきい値Ｔ₂と比較される。また
ステップ４で車輌が走行禁止区域２３のある車線２６を
走行していないことが判別された場合にも、さらに走行
軌跡のチェックが行われ（ステップ７）、もしこの車輌
に走行禁止区域側に侵入する動きが認められた場合に
は、ステップ８へと移行する。

【００７４】ステップ８で車輌が走行禁止区域２３に到
達する時間がしきい値Ｔ₂以上であることが判別される
と、ステップ６に戻って再度この車輌の動きがチェック
される。最終的に車輌が車線変更をしないまま走行禁止
区域２３に近づき、その到達時間の計測値がしきい値Ｔ
₂を越えると、ステップ８が「ＹＥＳ」となり、前記警
報装置２５より警報が出力される。

【００７５】上記の処理によれば、走行禁止区域２３の
ある車線を走行している車輌であっても、この車輌が車
線を変更しようとしている場合には警報は動作しないの
で、工事などが行われている場合に、作業がいたずらに
中断されることがない。また他の車線を走行している車
輌が急に走行禁止区域側に進路を変更するなど、走行禁
止区域に侵入する虞のある車輌が正確に判別されるの
で、危険状態を確実に認識することができる。

【００７６】図１９は、交通制御システムの別の設定例
を示す。この実施例は、カーブ路において、対向車輌と
衝突する虞がないかをチェックするためのもので、コー
ナー近傍には、各方向から走行する車輌の走行軌跡を認
識するための２台の車輌追跡装置１，１が配備される。
また各方向において、コーナーの手前位置には、走行車
輌に危険を報知するための表示板１６，１６が設置され
ている。

【００７７】各車輌追跡装置１により得られた車輌の走
行軌跡データは、図示しない制御装置に入力される。制
御装置は、前記図１７，１８の実施例と同様、まず検出
された車輌の走行速度をチェックし、このカーブの曲率
半径から割り出される安全速度を越える速度で走行して
いる車輌に対し、減速指示を表示するなどの警告処理を
実行する。

【００７８】さらに制御装置は、検出された車輌の走行
軌跡をチェックする。この判別処理は、前記実施例と同
様、車輌の速度にかかわらず行われるもので、もしこの
車輌にセンターラインを逸脱する動きが認められると、
対向車線側の表示板１６に警告情報が出力される。特に
カーブ路においては、車輌の走行速度にかかわらず、ハ
ンドルの操作ミスなどによる衝突事故が多発しているの
で、この発明にかかる車輌追跡装置１を用いて車輌の走
行軌跡を正確に認識することにより、事故を起こす虞の
ある車輌を正確に判別して適切に対応することができ
る。

【００７９】図２０は、所定の地域間を走行する際の所
要時間を計測するためのシステムに、前記車輌追跡装置
１を導入した例を示す。図示例は、時間計測のスタート
地点における構成を示すもので、高速道路の本線２７と
料金所への導入路２８との分岐点の手前にガントリー１
５を設置して、車輌番号を認識するためのナンバー認識
装置３０と前記車輌追跡装置１とを配備している。なお
図中、３１はナンバー認識装置による観測位置を、３２
は車輌追跡装置１の検知エリアを、それぞれ示す。

【００８０】ナンバー認識装置３０はテレビカメラを有
しており、所定のタイミングで前記観測位置を撮像して
得られた画像からガントリー１５を通過した車輌の車輌
番号を認識する。この認識結果は図示しないセンター装
置へと送信され、処理対象の車輌を識別するための情報
として登録される。

【００８１】車輌追跡装置１は、前記ナンバー認識装置
３０により車輌番号が認識された車輌について、その走
行軌跡を認識するもので、その認識結果は、前記車輌番
号と同様、センター装置へと送信される。センター装置
は、この送信情報を受けて、処理対象として登録した車
輌がそのまま本線２７に進んだか、導入路２８へと進路
を変更したかを判別し、導入路２８に進んだ車輌を前記
登録情報から削除する。

【００８２】上記のような処理によれば、初期段階で目
的地へ進む車輌のみを抽出できるので、処理を効率化で
きる。またセンター装置に多量の車輌についての情報を
蓄積する必要がなくなるので、メモリ容量を削減でき、
低コストで高精度の計測処理を実現することが可能とな
る。

【００８３】

【発明の効果】この発明は上記の如く、道路上に走査さ
れたレーザ光により道路上の車輌の位置を計測し、この
計測された位置の時間的な変化を用いて車輌の走行軌跡
を認識するようにしたので、道路上の広い範囲を処理範
囲として設定でき、この範囲内において、車輌の走行軌
跡を簡単かつ正確に認識することができる。またレーザ
光による検知方式をとるので装置構成が簡易化される
上、画像処理の場合のように照明装置を付加する必要が
無く、装置にかかるコストは大幅に削減される。

【００８４】請求項２の発明では、レーザ光を走査する
毎に、検出された車輌について、つぎのレーザ光の走査
時における車輌の位置を推定しておき、つぎのサイクル
においてこの車輌に対応する計測値が得られなかったと
き、前回推定された車輌位置を現在位置として仮設定す
るようにしたから、他の車輌の陰に隠れて認識不能にな
った車輌の走行軌跡を引き続き追跡することができ、精
度の高い認識処理を実行することができる。

【００８５】請求項３の発明では、認識された車輌の走
行軌跡により道路上の障害物の有無を判別し、その判別
結果を外部に報知するようにしたので、障害物を速やか
に認識して事故を防止することができる。。

【００８６】請求項４の発明では、各車輌の進むべき方
向を決定した後、車輌追跡装置による認識結果により、
車輌が正しい方向に進んでいるか否かを判別し、その判
別結果を外部へと出力するようにしたので、誤った方向
に進んだ車輌を迅速かつ正確に判別して適正な対応をと
ることができる。

【００８７】請求項５の発明では、車輌追跡装置により
特定車輌の前方に位置する車輌の走行軌跡が認識した
後、その認識結果に基づき特定車輌が進むべき方向を決
定して、特定車輌に報知するようにしたので、先行車輌
の走行経路に応じて、特定車輌を適切に誘導することが
可能となる。

【００８８】請求項６の発明では、車輌追跡装置により
走行禁止区域に進入する虞のある車輌を判別して警告情
報を出力し、請求項７の発明では、車輌追跡装置により
カーブ路において車線を逸脱する虞のある車輌を判別し
て警告情報を出力するようにしたので、事故を起こす虞
のある車輌が確実に認識され、的確な警告処理を実行す
ることができる。

【００８９】請求項８の発明では、分岐点の手前位置に
おいて注目対象とする車輌を特定した後、この特定車輌
について前記車輌追跡装置による走行軌跡の認識処理を
行って、その認識結果に基づく処理を実行するので、あ
る処理を行うために抽出した車輌のうち想定した方向に
進行しなかった車輌を、初期段階で処理対象から除去す
るなど、効率のよい処理を実行できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の車輌追跡装置の構成例を示すブロッ
ク図である。

【図２】レーザレーダの詳細な構成を示すブロック図で
ある。

【図３】車輌追跡装置の設置例をレーザ光の走査領域と
ともに示す説明図である。

【図４】レーザ光の走査領域の具体的な設定例を示す説
明図である。

【図５】走行経路の認識にかかる制御手順を示すフロー
チャートである。

【図６】車輌の移動距離および移動速度の算出原理を示
す説明図である。

【図７】次段階における車輌位置を推定する原理を示す
説明図である。

【図８】２台の車輌の走行状態の経緯を示す説明図であ
る。

【図９】図８の各段階における車輌位置の検出結果を示
す説明図である。

【図１０】図８の各車輌についての走行軌跡の認識結果
を示す説明図である。

【図１１】交通制御システムの構成例を示す説明図であ
る。

【図１２】車輌の走行軌跡の認識結果を示す説明図であ
る。

【図１３】図１２の認識結果をテーブル化した例を示す
説明図である。

【図１４】図１１のシステムの具体例を示す説明図であ
る。

【図１５】交通制御システムの他の例を示す説明図であ
る。

【図１６】交通制御システムの他の例を示す説明図であ
る。

【図１７】交通制御システムの他の例を示す説明図であ
る。

【図１８】図１７のシステムにおける制御手順を示すフ
ローチャートである。

【図１９】交通制御システムの他の例を示す説明図であ
る。

【図２０】交通制御システムの他の例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１車輌追跡装置２レーザレーダ３車輌追跡処理部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松井孝雄京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】道路上にレーザ光を走査するレーザ光走
査手段と、各走査方向からのレーザ光の反射光を受光する受光手段
と、各走査位置において、レーザ光が照射された時点から反
射光が受光された時点までの時間間隔に基づき道路上の
車輌の位置を計測する計測手段と、前記計測手段により計測された位置の時間的な変化を用
いて車輌の走行軌跡を認識する認識手段とから成る車輌
追跡装置。
【請求項２】前記認識手段は、前記計測手段による計
測結果を一段階前に得られた計測結果と対応づけする対
応づけ手段と、この対応づけ結果を用いて次段階における車輌の位置を
推定する推定手段と、前段階の計測結果に対応する計測結果が得られなかった
車輌について、前回推定された位置をその車輌の現在位
置として仮設定する位置設定手段とを含んで成る請求項
１に記載された車輌追跡装置。
【請求項３】請求項１または２のいずれかに記載され
た車輌追跡装置を含むシステムであって、前記車輌追跡装置により認識された車輌の走行軌跡を用
いて道路上の障害物の有無を判別する判別手段と、前記判別手段により道路上に障害物があることが判別さ
れたとき、その判別結果を外部に報知する報知手段とを
具備して成る交通制御システム。
【請求項４】請求項１または２のいずれかに記載され
た車輌追跡装置を含むシステムであって、道路上の各車輌の進むべき方向を決定する進行方向決定
手段と、各車輌について、前記車輌追跡装置により認識された走
行軌跡が前記決定された進行方向と合致するか否かを判
別する判別手段と、前記判別手段による判別結果を外部へと出力する出力手
段とを具備して成る交通制御システム。
【請求項５】請求項１または２のいずれかに記載され
た車輌追跡装置を含むシステムであって、特定車輌に対し、その前方に位置する車輌について前記
車輌追跡装置により認識された走行方向の軌跡から、こ
の特定車輌が進むべき方向を決定する決定手段と、前記判別手段により決定された進行方向を特定車輌へと
報知する報知手段とを具備して成る交通制御システム。
【請求項６】請求項１または２のいずれかに記載され
た車輌追跡装置を含むシステムであって、走行禁止区域へと近づいてくる車輌について、前記車輌
追跡装置により認識された走行軌跡を用いて、この車輌
が前記走行禁止区域に侵入するか否かを判別する判別手
段と、前記判別手段による判別結果に応じて、外部に警告情報
を出力する警告手段とを具備して成る交通制御システ
ム。
【請求項７】請求項１または２のいずれかに記載され
た車輌追跡装置を含むシステムであって、カーブ路を走行する車輌について、前記車輌追跡装置に
より認識された走行軌跡を用いて、この車輌が車線から
逸脱する方向へと進んでいるか否かを判別する判別手段
と、前記判別手段による判別結果に応じて、前記車輌または
対向車線上の車輌に警告情報を出力する警告手段とを具
備して成る交通制御システム。
【請求項８】請求項１または２のいずれかに記載され
た車輌追跡装置を含むシステムであって、分岐点の手前位置において注目対象とする車輌を特定す
る車輌特定手段と、前記車輌特定手段により特定された車輌について、前記
車輌追跡装置により認識された走行軌跡を用いて、その
車輌がいずれの方向に走行したかを判別する判別手段
と、前記判別手段による判別結果に基づき、所定の処理を実
行する制御手段とを具備して成る交通制御システム。