JP2017075846A - 加速度補正プログラム、路面状態評価プログラム、加速度補正方法および加速度補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】路面の損傷状態の検知精度を向上させることを課題とする。
【解決手段】路面評価サーバは、第１の地点の高度データと、第２の地点の高度データとに基づいて、第１の地点と第２の地点の間の道のりが登り傾向か、または、下り傾向かの推定を行う。そして、路面評価サーバは、第１の地点から第２の地点までの車両の移動の際に該車両に搭載された加速度センサにより測定された鉛直方向の加速度の値を、推定の結果に基づいて補正する。
【選択図】図２

Description

本発明は、加速度補正プログラム、路面状態評価プログラム、加速度補正方法および加速度補正装置に関する。

スマートフォンなどの移動体端末を車両に搭載し、車両の走行中に、移動体端末が有する加速度センサを用いて鉛直方向の加速度を測定し、車両が走行する道路の路面の損傷状態を検知する技術が知られている。

特開昭６３−１７３９１２号公報

しかしながら、上記技術では、移動体端末の加速度センサは、重力の影響により上り坂では少なめに、下り坂では大きめに検出される。このため、路面の損傷状態が正確に検知できない。

また、国土地理院などが生成する地点の高度情報を活用したとしても、すべての道路に高度情報が紐付けられているわけではない。また、路面の損傷状態を検出する各道路の坂道の高度差をあらかじめ取得してデータとして持っておくことも容易ではない。

１つの側面では、路面の損傷状態の検知精度を向上させることができる加速度補正プログラム、路面状態評価プログラム、加速度補正方法および加速度補正装置を提供することを目的とする。

第１の案では、加速度補正プログラムは、コンピュータに、第１の地点の高度データと、第２の地点の高度データとに基づいて、前記第１の地点と前記第２の地点の間の道のりが登り傾向か、下り傾向かの推定を行う処理を実行させる。加速度補正プログラムは、コンピュータに、前記第１の地点から前記第２の地点までの車両の移動の際に該車両に搭載された加速度センサにより測定された鉛直方向の加速度の値を、前記推定の結果に基づいて補正する処理を実行させる。

一実施形態によれば、路面の損傷状態の検知精度を向上させることができる。

図１は、実施例１にかかるシステムの全体構成例を説明する図である。 図２は、実施例１にかかるシステムの機能構成を示す機能ブロック図である。 図３は、鉛直方向の加速度を説明する図である。 図４は、鉛直方向の加速度の補正を説明する図である。 図５は、処理の流れを示すフローチャートである。 図６は、通信端末のハードウェア構成例を示す図である。 図７は、路面評価サーバのハードウェア構成例を示す図である。

以下に、本願の開示する加速度補正プログラム、路面状態評価プログラム、加速度補正方法および加速度補正装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

［全体構成］
図１は、実施例１にかかるシステムの全体構成例を説明する図である。図１に示すように、このシステムは、通信端末１０を搭載する車両１と路面評価サーバ２０とがネットワークで接続される。

車両１は、損傷箇所５１や５２を有する道路を走行する乗用車などであり、例えば所定区間を一定速度で走行する。通信端末１０は、スマートフォン、携帯電話、パーソナルコンピュータなどの装置である。この通信端末１０は、３軸の加速度を測定する加速度センサや、ＧＰＳ（Global Positioning System）などを用いて高度データや緯度経度などの位置情報を測定するＧＰＳセンサなどを有する。また、通信端末１０は、０．１秒などの所定間隔で、加速度（以下、加速度データと記載する場合がある）、位置情報、速度情報などを測定して蓄積するとともに、これらの測定データを路面評価サーバ２０に送信する。

路面評価サーバ２０は、車両１が走行する道路５０の損傷箇所５１、５２を検知するサーバである。具体的には、路面評価サーバ２０は、第１の地点の高度データと、第２の地点の高度データとに基づいて、第１の地点と第２の地点の間の道のりが登り傾向か、下り傾向かを推定する。そして、路面評価サーバ２０は、第１の地点から第２の地点までの車両１の移動の際に該車両１に搭載された加速度センサにより測定された鉛直方向の加速度の値を、推定の結果に基づいて補正する。

例えば、路面評価サーバ２０は、道路５０の所定区間内で通信端末１０から受信した高度データの変化から、道路５０が登り傾向であると特定する。続いて、路面評価サーバ２０は、道路５０の所定区間内で通信端末１０から受信した加速度データから、損傷箇所５１と５２を特定する。その後、路面評価サーバ２０は、道路５０が登り傾向にあることから、損傷箇所５１に対応する加速度データおよび損傷箇所５２に対応する加速度データを、低い値に補正する。

つまり、路面評価サーバ２０は、登り方向の場合には、鉛直方向の加速度データが小さめに検出されるので、大きくなるように補正し、下り方向の場合には、鉛直方向の加速度データが大きめに検出されるので、小さくなるように補正する。この結果、路面評価サーバ２０は、路面の損傷状態の検知精度を向上させることができる。

［機能構成］
図２は、実施例１にかかるシステムの機能構成を示す機能ブロック図である。ここでは、通信端末１０と路面評価サーバ２０とについて説明する。

（通信端末１０の構成）
図２に示すように、通信端末１０は、通信部１１、記憶部１２、制御部１３を有する。通信部１１は、有線や無線を問わず、路面評価サーバ２０との間の通信を制御する処理部である。記憶部１２は、ハードディスクやメモリなどの記憶装置であり、例えば制御部１３が実行するプログラム、各種データ、路面評価サーバ２０のアドレスなどの通信先情報などを記憶する。

制御部１３は、通信端末１０の全体的な処理を司る処理部であり、例えばプロセッサなどである。この制御部１３は、ＧＰＳ測定部１４と加速度測定部１５を有する。なお、ＧＰＳ測定部１４と加速度測定部１５は、プロセッサが有する電子回路の一例やプロセッサが実行するプロセスの一例である。

ＧＰＳ測定部１４は、ＧＰＳを用いて、高度データや緯度経度などの位置情報を測定する処理部である。具体的には、ＧＰＳ測定部１４は、０．１秒間隔などのように所定間隔で位置情報を測定して蓄積するとともに、測定した位置情報を路面評価サーバ２０に送信する。

加速度測定部１５は、加速度センサを用いて、鉛直方向を含む３軸の加速度データを測定する処理部である。具体的には、加速度測定部１５は、０．１秒間隔などのように所定間隔で加速度データを測定して蓄積するとともに、測定した加速度データを路面評価サーバ２０に送信する。

（路面評価サーバ２０の構成）
図２に示すように、路面評価サーバ２０は、通信部２１、記憶部２２、制御部２３を有する。通信部２１は、有線や無線を問わず、通信端末１０との間の通信を制御する処理部である。

記憶部２２は、ハードディスクやメモリなどの記憶装置であり、例えば制御部２３が実行するプログラム、各種データ、通信端末１０のアドレスなどの通信先情報などを記憶する。また、記憶部２２は、通信端末１０から受信した加速度データや位置情報を、通信端末１０ごとに記憶する。また、記憶部２２は、制御部２３によって判定された各道路の路面状況を記憶する。

制御部２３は、路面評価サーバ２０の全体的な処理を司る処理部であり、例えばプロセッサなどである。この制御部２３は、受信部２４、位置特定部２５、推定部２６、補正部２７、判定部２８を有する。なお、受信部２４、位置特定部２５、推定部２６、補正部２７、判定部２８は、プロセッサが有する電子回路の一例やプロセッサが実行するプロセスの一例である。

受信部２４は、通信端末１０から加速度データや位置情報を受信する処理部である。具体的には、受信部２４は、通信端末１０から加速度データ、位置情報、速度情報を受信すると、受信した時刻と、受信した情報と、送信元の通信端末１０の識別子とを対応付けて記憶部２２に格納する。

位置特定部２５は、路面を評価する道路の始点から終点を特定する処理部である。例えば、位置特定部２５は、管理者等によって指定された時刻ｔの位置情報を記憶部２２から取得し、始点とする。また、位置特定部２５は、時刻ｔから１０分後の位置情報を記憶部２２から取得し、終点とする。そして、位置特定部２５は、特定した始点および始点の位置情報を、推定部２６、補正部２７、判定部２８に出力する。

なお、位置特定部２５は、予め指定された緯度経度にしたがって、始点と終点を特定することもできる。また、位置特定部２５は、時系列に記憶される高度データから、時間経過とともに高度データが高くなる期間を特定し、その期間の始点と終点を特定することもできる。

推定部２６は、路面評価対象の道路が登り傾向か下り傾向かを推定する処理部である。具体的には、推定部２６は、位置特定部２５から受信した始点および終点の位置情報に基づいて、登り傾向か下り傾向かを推定する。例えば、推定部２６は、終点の高度データから始点の高度データを減算し、その値が閾値以上あれば登り傾向と推定し、閾値未満であれば下り傾向と推定する。そして、推定部２６は、推定結果を補正部２７に出力する。なお、閾値は任意に設定変更することができる。

ここで、通信端末１０などが使用するＧＰＳは、３０ｍぐらいの誤差が出ることがある。また、ＧＰＳによる高度の誤差は、ＧＰＳの特性上、坂道の始点と終点では同一の衛星の組み合わせを利用することが一般的である。このため、推定部２６は、終点となる高度データと始点となる高度データとの差分を算出することで、始点と終点の相対的な高度差に基づいて坂道を判定する。つまり、始点と終点ではプラス、マイナスで同じ方向で、かつ、同程度の誤差となることを想定することで、複雑な処理を行うことなく、坂道判定を実現する。

補正部２７は、路面評価対象の道路が登り傾向か下り傾向である場合に、測定された鉛直方向の加速度を補正する処理部である。具体的には、補正部２７は、推定部２６によって登り坂または下り坂と判定された区間において測定された鉛直方向の加速度データを、登り傾向か下り傾向かによって算出される補正値に基づいて補正する。そして、補正部２７は、記憶部２２に記憶される該当加速度データを、補正後の加速度データで更新する。つまり、補正部２７は、坂道で計測された各加速度データを坂道の種別に基づいて補正する。

ここで、補正について具体的に説明する。図３は、鉛直方向の加速度を説明する図である。通信端末１０の加速度センサは、通信端末１０の向きに依存しており、実際の鉛直方向とは異なる。つまり、図３に示すように、通信端末１０を搭載する車両１が平坦な道路５０を走行している場合、通信端末１０が測定する鉛直方向の加速度データの向きと、実際に発生する鉛直方向の加速度データの向きが同方向となることから、重力による影響は発生しない。

一方で、車両１が登り坂を走行している場合、通信端末１０が測定する鉛直方向の加速度データの向きと、実際に発生する鉛直方向の加速度データの向きが異方向となる。このため、登り方向の場合には、鉛直方向の加速度データが小さめに検出され、下り方向の場合には、鉛直方向の加速度データが大きめに検出される。したがって、路面の評価精度が劣化する。

そこで、補正部２７は、どのくらいの坂道かによって補正値を動的に変更し、測定された鉛直方向の加速度データを補正する。図４は、鉛直方向の加速度の補正を説明する図である。

例えば登り坂を例にして説明する。図４に示すように、登り坂において凸になっている地点で計測された加速度データをαとし、重力加速度を９．８１とすると、坂道による重力加速度の影響度「β」は「９．８１×ＣＯＳθ」となる。登り坂では、計測した加速度がβ分下方向に減算されているので、補正部２７は、坂道による計測加速度の補正後の値を「計測した加速度α＋β」として算出する。なお、計測した加速度が下方向の場合は、加速度はマイナスの値（−１０．５など）となる。つまり、下方向の加速度の場合、計測した加速度にはβ分が余計に入っているが、マイナスの値にプラスのβを加算することになるので、計算結果の絶対値は小さくなる。

一方で、下り坂の場合は、βが上方向に働くので、坂道による重力加速度の影響度「β」は「９．８１×ＣＯＳθ」となる。したがって、補正部２７は、坂道による計測加速度の補正後の値を「計測した加速度α−β」として算出する。

なお、角度θについては様々な方法で算出することができる。一例を挙げると、補正部２７は、車両１や通信端末１０が有する角度センサなどから取得することもできる。また、補正部２７は、終点と始点の高度差によって、図４に示す「Ｘ」を算出する。さらに、補正部２７は、始点から終点までにかかった時間と速度とを用いて、距離Ｙを算出することができる。そして、ＳＩＮθ＝（Ｘ／Ｙ）であることから、補正部２７は、「θ＝ＳＩＮ^−１（Ｘ／Ｙ）」として算出することができる。つまり、補正部２７は、「θ＝ａｒｃＳＩＮ（Ｘ／Ｙ）」などと算出することができる。

判定部２８は、路面の状態を判定する処理部である。具体的には、判定部２８は、記憶部２２に記憶される加速度データの絶対値と閾値を比較して、路面の状態を判定し、判定結果を記憶部２２に格納する。例えば、判定部２８は、「ＡＡ」以上の加速度データが検出された地点については、損傷がある個所と判定する。また、判定部２８は、坂道以外の場合は、測定された加速度データを補正することなく、測定値を用いて路面の状態を判定する。

［処理の流れ］
図５は、処理の流れを示すフローチャートである。なお、ここでは、路面評価サーバ２０は、通信端末１０から加速度データ、位置情報、速度情報などを定期的に受信し、時系列で保存しているものとする。

図５に示すように、路面評価サーバ２０の位置特定部２５は、処理が開始されると（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、始点と終点を特定する（Ｓ１０２）。続いて、推定部２６は、始点の高度データと終点の高度データとを用いて、道路の傾斜を特定する（Ｓ１０３）。

そして、推定部２６が坂道であると推定した場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、補正部２７は上記手法を用いて補正値を算出し（Ｓ１０５）、補正値によって加速度データを補正する（Ｓ１０６）。

その後、判定部２８は、補正後の加速度データが閾値以上である地点を特定し（Ｓ１０７）、補正された加速度データなどを用いて路面の状態を判定し（Ｓ１０８）、判定した路面の状態を記憶部２２に格納する（Ｓ１０９）。例えば、判定部２８は、補正後の加速度データが閾値以上かを特定し、閾値以上である場合は、当該加速度データが測定された地点の路面状態を損傷個所と判定する。なお、推定部２６が坂道ではないと推定した場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）、収集された加速度データを用いてＳ１０７以降が実行される。

［効果］
このように、路面評価サーバ２０は、坂道のＧＰＳによる絶対的な高度差ではなく、始点と終点の相対的な高度差を用いて、路面の損傷度を表す加速度の値を補正することができる。この結果、路面評価サーバ２０は、坂道の影響を排除した正確な損傷度を測定できる。また、路面評価サーバ２０は、ＧＰＳの誤差を考慮して、始点から終点までの道のりの傾斜を推定することができる。

さて、これまで本発明の実施例について説明したが、本発明は上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。

［判定の主体］
上記実施例では、路面評価サーバ２０が通信端末１０から各種情報を取得して路面の損傷度を判定する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、路面評価サーバ２０の各処理部を、通信端末１０が有するように構成することで、通信端末１０が路面の損傷度を判定することもできる。同様に、路面評価サーバ２０および通信端末１０の処理部を有する車載装置を車両１に搭載することで、車両１内で路面の損傷度を判定することもできる。

また、ＧＰＳなどの位置情報は、車両１に搭載されるＧＰＳによる測定結果を用いることもできる。この場合、路面評価サーバ２０は、車両１に搭載されるＧＰＳによる測定結果を車両１の車載装置等から直接取得することもでき、通信端末１０を介して取得することもできる。

［システム］
また、本実施例において説明した各処理のうち、自動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的におこなうこともできる。あるいは、手動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的におこなうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。

また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散や統合の具体的形態は図示のものに限られない。つまり、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

［通信端末のハードウェア構成］
図６は、通信端末のハードウェア構成例を示す図である。図６に示すように、通信端末１０は、無線部１０１、オーディオ入出力部１０２、記憶部１０３、加速度センサ１０４、ＧＰＳ測定部１０５、表示部１０６、プロセッサ１０７を有する。

無線部１０１は、アンテナ１０１ａを介して、他の端末と無線通信を実行する回路等である。オーディオ入出力部１０２は、スピーカ１０２ａから音声を出力し、マイク１０２ｂで集音された音声に対して各種処理を実行する回路等である。

記憶部１０３は、プロセッサ１０７が実行するプログラムや各種データを記憶する記憶装置であり、例えばメモリやハードディスクなどである。

加速度センサ１０４は、通信端末１０の加速度（単位：ｍ／ｓ^２、Ｇａｌ、Ｇなど）を計測するセンサであり、計測した加速度をプロセッサ１０７に入力する。この加速度センサ１０４は、３軸センサであり、ｘ、ｙ、ｚの各軸の加速度を計測する。

ＧＰＳ測定部１０５は、ＧＰＳを用いて、緯度経度や高度データなどを含む位置情報を測定する処理部であり、計測した位置情報をプロセッサ１０７に入力する。表示部１０６は、各種情報を表示するディスプレイやタッチパネルなどである。

プロセッサ１０７は、通信端末１０の全体を司る電子回路等であり、記憶部１０３に記憶されるプログラムを読み出して展開し、自律航法などの各種処理を実行する。例えば、プロセッサ１０７は、図２に示したＧＰＳ測定部１４や加速度測定部１５などと同様の処理を実行する。

［路面評価サーバのハードウェア］
図７は、路面評価サーバのハードウェア構成例を示す図である。図７に示すように、サーバ１００は、通信インタフェース２０１、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）２０２と、メモリ２０３、プロセッサ２０４を有する。

通信インタフェース２０１は、各機能部の説明時に示した通信部に該当し、例えばネットワークインタフェースカードなどである。ＨＤＤ２０２は、各機能部の説明時に示した処理部を動作させるプログラムやＤＢ等を記憶する。

プロセッサ２０４は、各機能部の説明時に示した各処理部と同様の処理を実行するプログラムをＨＤＤ２０２等から読み出してメモリ２０３に展開することで、図２等で説明した各機能を実行するプロセスを動作させる。すなわち、このプロセスは、路面評価サーバ２０が有する受信部２４、位置特定部２５、推定部２６、補正部２７、判定部２８と同様の機能を実行する。

このように路面評価サーバ２０は、プログラムを読み出して実行することで、路面評価方法を実行する情報処理装置として動作する。また、路面評価サーバ２０は、媒体読取装置によって記録媒体から上記プログラムを読み出し、読み出された上記プログラムを実行することで上記した実施例と同様の機能を実現することもできる。なお、この他の実施例でいうプログラムは、路面評価サーバ２０によって実行されることに限定されるものではない。例えば、他のコンピュータまたはサーバがプログラムを実行する場合や、これらが協働してプログラムを実行するような場合にも、本発明を同様に適用することができる。

１０ 通信端末
１１ 通信部
１２ 記憶部
１３ 制御部
１４ ＧＰＳ測定部
１５ 加速度測定部
２０ 路面評価サーバ
２１ 通信部
２２ 記憶部
２３ 制御部
２４ 受信部
２５ 位置特定部
２６ 推定部
２７ 補正部
２８ 判定部

Claims (7)

1. コンピュータに、
   第１の地点の高度データと、第２の地点の高度データとに基づいて、前記第１の地点と前記第２の地点の間の道のりが登り傾向か、下り傾向かの推定を行い、
   前記第１の地点から前記第２の地点までの車両の移動の際に該車両に搭載された加速度センサにより測定された鉛直方向の加速度の値を、前記推定の結果に基づいて補正する、
   処理を実行させることを特徴とする加速度補正プログラム。
2. コンピュータに、
   第１の地点の高度データと、第２の地点の高度データとに基づいて、前記第１の地点と前記第２の地点の間の道のりが登り傾向か、下り傾向かの推定を行い、
   前記第１の地点から前記第２の地点までの車両の移動の際に該車両に搭載された加速度センサにより測定された鉛直方向の加速度の値を、前記推定の結果に基づいて補正し、
   補正後の加速度に基づいて、前記第１の地点と前記第２の地点の間の路面の状態を評価する、
   処理を実行させることを特徴とする路面状態評価プログラム。
3. 車両に搭載されるコンピュータに、
   前記車両が位置する第１の地点の高度データと、前記車両が位置する第２の地点の高度データを測定し、
   測定した高度データを用いて、前記第１の地点と前記第２の地点の間の道のりが登り傾向か、下り傾向かの推定を行い、
   前記第１の地点から前記第２の地点までの車両の移動の際に該車両における鉛直方向の加速度を測定し、
   前記鉛直方向の加速度の値を前記推定の結果に基づいて補正して記憶部に格納する
   処理を実行させることを特徴とする加速度補正プログラム。
4. 前記第１の地点の高度データおよび前記第２の地点の高度データは、前記コンピュータを搭載する車両によって測定された高度データであることを特徴とする請求項１に記載の加速度補正プログラム。
5. 坂道の始点を前記第１の地点、前記坂道の終点を前記第２の地点として特定する処理を前記コンピュータにさらに実行させることを特徴とする請求項１に記載の加速度補正プログラム。
6. コンピュータが、
   第１の地点の高度データと、第２の地点の高度データとに基づいて、前記第１の地点と前記第２の地点の間の道のりが登り傾向か、下り傾向かの推定を行い、
   前記第１の地点から前記第２の地点までの車両の移動の際に該車両に搭載された加速度センサにより測定された鉛直方向の加速度の値を、前記推定の結果に基づいて補正する、
   処理を実行することを特徴とする加速度補正方法。
7. 第１の地点の高度データと、第２の地点の高度データとに基づいて、前記第１の地点と前記第２の地点の間の道のりが登り傾向か、下り傾向かの推定を行う推定部と、
   前記第１の地点から前記第２の地点までの車両の移動の際に該車両に搭載された加速度センサにより測定された鉛直方向の加速度の値を、前記推定の結果に基づいて補正する補正部と
   を有することを特徴とする加速度補正装置。

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