(57)【要約】【課題】道路を走行する車両について、上流地点と下流地点での車両の同一性を正確に判定し、精度良く推定旅行時間を算出する。【解決手段】旅行時間推定装置１において、上流地点通過期間推定部１１は、道路の上流地点及び下流地点を通過する車両の速度から、現在下流にある任意車両の上流地点における通過期間を推定し、車両速度変換部１２は、上流地点推定通過期間に上流地点を通過した車両及び任意車両の車高データを同一速度の車高データに変換する。車種マッチング部１３は、上流地点推定通過期間に上流地点を通過した車両の中から任意車両と同一の車両を抽出し、車高マッチング部１４は、任意車両と車種が同一の車両の中から車高データパターンに基づいて任意車両と同一の車両を特定する。推定旅行時間算出部１５は、特定した車両の下流地点通過時刻と上流地点通過時刻との差から推定旅行時間を算出する。【選択図】  図１
2004355538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路の所定区間を進行する車両の旅行時間を推定する旅行時間推定装置であって、
前記道路の上流地点及び下流地点に設置された車両検知手段より得られる車両の検知時刻、速度、車種、及び車高の情報に基づいて任意車両の同一性判定を行う同一車両判定手段と、
前記同一性判定に基づいて前記任意車両に関する前記上流地点と前記下流地点との間の旅行時間を算出する推定旅行時間算出手段と、
を備える旅行時間推定装置。
【請求項２】
請求項１記載の旅行時間推定装置であって、
前記上流地点及び前記下流地点を通過する車両の速度に基づいて、前記下流地点において観測された前記任意車両が前記上流地点を通過したと考えられる上流地点推定通過期間を算出する上流地点通過期間推定手段を備える旅行時間推定装置。
【請求項３】
請求項２記載の旅行時間推定装置であって、
前記車両の同一性判定に先立ち、前記上流地点推定通過期間に前記上流地点を通過した車両及び前記任意車両の車高データを同一速度の車高データに変換する車両速度変換手段を備える旅行時間推定装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の旅行時間推定装置であって、
前記同一車両判定手段は、前記上流地点推定通過期間に前記上流地点を通過した車両の中から、前記任意車両と車種が同一の車両を抽出する車種マッチング手段を含む旅行時間推定装置。
【請求項５】
請求項４記載の旅行時間推定装置であって、
前記同一車両判定手段は、前記任意車両と車種が同一の車両の中から、前記車高の情報に基づいて前記任意車両と同一の車両を特定する車高マッチング手段を含む旅行時間推定装置。
【請求項６】
請求項１記載の旅行時間推定装置であって、
前記推定旅行時間算出手段は、前記任意車両と同一の車両の前記上流地点における観測時刻と、前記任意車両の前記下流地点における観測時刻との差に基づいて、前記任意車両の旅行時間を算出するものである旅行時間推定装置。
【請求項７】
道路の所定区間を進行する車両の旅行時間を推定する旅行時間推定方法であって、
前記道路の上流地点及び下流地点に設置された車両検知手段より得られる車両の検知時刻、速度、車種、及び車高の情報に基づいて任意車両の同一性判定を行うステップと、
前記同一性判定に基づいて前記任意車両に関する前記上流地点と前記下流地点との間の旅行時間を算出するステップと、
を有する旅行時間推定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路の所定区間を進行する車両の旅行時間を推定する旅行時間推定装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
道路上で車両感知器等を用いて車両を検知し、所定区間を通過する車両の旅行時間を推定する装置及び方法が従来より提案されている。
【０００３】
従来の旅行時間計測方法として、道路上の複数の地点において検出される走行車両の車両番号と車種コードに基づいて車両情報マッチングを行うことにより、車両の旅行時間を計測するシステムがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、道路の上流地点及び下流地点において検出される車両群の特徴量を比較してマッチングを行うことにより、車両群の上流地点から下流地点までの旅行時間を算出するものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、上流地点及び下流地点に設置された感知器によって検出される車両の到着時刻と通過時間に基づいて推定した車長と速度を用いて車群を切り出し、ダイナミックプログラミング法により対応する車両毎に旅行時間を推定する方法がある（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−９４５９８号公報（段落００１４−００１９、図５）
【特許文献２】
特開２０００−２０７６７５号公報（段落００６８−００８０、図１０−図１２）
【特許文献３】
特開平９−９１５８８号公報（段落０００９−００１５、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の車両番号と車種コードで車両情報マッチングを行って旅行時間を計測する方法は、車両番号と車種コードを検出する際に、車両のナンバープレートを撮影して認識するためのカメラや認識処理部が必要となり、超音波感知器等により車両を検知する装置と比較して、システム規模が大きくなり、それに伴ってコストが増加する。
【０００８】
また、道路の上流及び下流地点で車両群の特徴量を比較し、マッチングを行って旅行時間を算出する方法は、車両群を構成している各車両の特徴量が単一の車高データであり、個々の車両を特定するものではないので、各車両についての上流及び下流地点における同一性の判定が困難である。従って、車両の検出を行う際に誤認識の可能性がある。
【０００９】
さらに、切り出した車群に対してダイナミックプログラミング法により車両毎の旅行時間を推定する方法は、車両のマッチングを観測時刻と車長の誤差のみで行っているので、例えば、車長は類似しているが車高が異なる車両を検出した場合等に、推定旅行時間の精度が低下すると考えられる。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、車両の同一性を正確に判定し、精度良く推定旅行時間を算出することのできる旅行時間推定装置及び方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の旅行時間推定装置は、道路の所定区間を進行する車両の旅行時間を推定する旅行時間推定装置であって、前記道路の上流地点及び下流地点に設置された車両検知手段より得られる車両の検知時刻、速度、車種、及び車高の情報に基づいて任意車両の同一性判定を行う同一車両判定手段と、前記同一性判定に基づいて前記任意車両に関する前記上流地点と前記下流地点との間の旅行時間を算出する推定旅行時間算出手段と、を備えるものである。
【００１２】
上記構成により、車両検知手段が設置された上流地点と下流地点の間を走行する車両の同一性を正確に判定することが可能となるため、上流地点と下流地点の間における旅行時間を精度良く推定でき、推定旅行時間の実測旅行時間との誤差をより小さくできるようになる。
【００１３】
また、好ましくは、上記の旅行時間推定装置であって、前記上流地点及び前記下流地点を通過する車両の速度に基づいて、前記下流地点において観測された前記任意車両が前記上流地点を通過したと考えられる上流地点推定通過期間を算出する上流地点通過期間推定手段を備えるものとする。
【００１４】
上記構成により、任意車両の上流地点推定通過期間が得られるため、この上流地点推定通過期間を用いて同一性判定を行う対象車両を絞り込むことが可能となる。
【００１５】
また、好ましくは、上記の旅行時間推定装置であって、前記車両の同一性判定に先立ち、前記上流地点推定通過期間に前記上流地点を通過した車両及び前記任意車両の車高データを同一速度の車高データに変換する車両速度変換手段を備えるものとする。
【００１６】
上記構成により、任意車両の同一性判定を行う際の車高データを所定速度のデータに標準化でき、車両データの比較を容易にすることが可能である。
【００１７】
また、好ましくは、上記の旅行時間推定装置であって、前記同一車両判定手段は、前記上流地点推定通過期間に前記上流地点を通過した車両の中から、前記任意車両と車種が同一の車両を抽出する車種マッチング手段を含むものとする。
【００１８】
上記構成により、車種が同一である車両を抽出することで、車両の同一性判定時の誤差を小さくすることが可能である。
【００１９】
また、好ましくは、上記の旅行時間推定装置であって、前記同一車両判定手段は、前記任意車両と車種が同一の車両の中から、前記車高の情報に基づいて前記任意車両と同一の車両を特定する車高マッチング手段を含むものとする。
【００２０】
上記構成により、同一車種の車両の中から車高の情報に基づいて同一の車両を特定することで、車両の同一性判定時の誤差をより小さくすることが可能である。
【００２１】
また、好ましくは、上記の旅行時間推定装置であって、前記推定旅行時間算出手段は、前記任意車両と同一の車両の前記上流地点における観測時刻と、前記任意車両の前記下流地点における観測時刻との差に基づいて、前記任意車両の旅行時間を算出するものとする。
【００２２】
上記構成により、上流地点と下流地点の間における推定旅行時間の旅行実測時間との誤差を小さくすることが可能である。
【００２３】
本発明の旅行時間推定方法は、道路の所定区間を進行する車両の旅行時間を推定する旅行時間推定方法であって、前記道路の上流地点及び下流地点に設置された車両検知手段より得られる車両の検知時刻、速度、車種、及び車高の情報に基づいて任意車両の同一性判定を行うステップと、前記同一性判定に基づいて前記任意車両に関する前記上流地点と前記下流地点との間の旅行時間を算出するステップと、を有するものである。
【００２４】
上記手順により、車両検知手段が設置された上流地点と下流地点の間を走行する車両の同一性を正確に判定することが可能となるため、上流地点と下流地点の間における旅行時間を精度良く推定でき、推定旅行時間の実測旅行時間との誤差をより小さくできるようになる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に係る旅行時間推定装置を含むシステム全体の構成を示すブロック図である。
【００２６】
旅行時間推定装置１は、道路の上流地点における車両の通過期間を推定する上流地点通過期間推定部１１と、前記上流地点通過期間に上流地点を通過した車両及び任意車両の車高データを同一速度の車高データに変換する車両速度変換部１２と、前記上流地点通過期間に上流地点を通過した車両の中から任意車両と車種が同一の車両を抽出する車種マッチング部１３と、任意車両と車種が同一の車両の中から車高データに基づいて任意車両と同一の車両を特定する車高マッチング部１４と、特定した車両の下流地点通過時刻と上流地点通過時刻との差から推定旅行時間を算出する推定旅行時間算出部１５とを有して構成される。この旅行時間推定装置１は、プロセッサ及びメモリを有する制御処理部と、この制御処理部において動作するソフトウェアプログラムとにより実現される。
【００２７】
本実施形態の旅行時間推定装置１は、道路４上の上流地点及び下流地点に設置された超音波感知器等による車両感知器３と、この車両感知器３で道路４上を走行する車両５を検知したデータを蓄積する車両情報データベース２とを用いて、車両に関する速度及び車高データ等の情報を取得して上流地点及び下流地点の間を通過する車両の推定旅行時間を算出するものである。この旅行時間推定装置１において算出した推定旅行時間は、交通情報として他所へ送信したり、データベースに蓄積したり、道路上の情報表示器に表示したりするのに用いられる。
【００２８】
次に、本実施形態の旅行時間推定装置１の動作について、図２に示すフローチャート、及び図３〜図６に示す各部の機能概念図を用いて説明する。
【００２９】
まず、上流地点通過期間推定部１１の動作を説明する。上流地点通過期間推定部１１は、図２において、道路の上流及び下流の各地点に設置された車両感知器３間を走行する任意車両の平均速度及び速度標準偏差を算出し、推定最高速度及び推定最低速度を求める（ステップＳ２０１）。これらの平均速度、速度標準偏差、最高速度及び最低速度は、次のようにして算出する。
【００３０】
今、車両情報データベース２から得られた上流地点における５分間の速度データＶｕ  を集合で表すと、次に示す式（１）のようになる。同様に、下流地点における５分間の速度データＶｄ  は式（２）のようになる。
Ｖｕ  ＝｛ｖｕ，１，ｖｕ，２，…，ｖｕ，ｉ｝    …（１）
Ｖｄ  ＝｛ｖｄ，１，ｖｄ，２，…，ｖｄ，ｊ｝    …（２）
ここで、ｖｕ，ｘは上流地点における車両ｘの速度、ｖｄ，ｙは下流地点における車両ｙの速度を意味する。
【００３１】
次いで、Ｖｕ  とＶｄ  をマージして次の式（３）で示すような各車両感知器３間の速度分布Ｖｕｄを算出する。
Ｖｕｄ＝｛ｖｕ，１，ｖｕ，２，…，ｖｕ，ｉ，ｖｄ，１，ｖｄ，２，…，ｖｄ，ｊ｝…（３）
ここで、ＶｕｄはＶｕとＶｄの和集合である。
【００３２】
そして、次に示す式（４）、（５）によって平均速度Ｖｍｅａｎ及び速度の標準偏差Ｖｓを算出する。
【００３３】
【数１】
2004355538.tif 000003
【００３４】
【数２】
2004355538.tif 000004
【００３５】
さらに、次に示す式（６）、（７）により、それぞれ推定最高速度Ｖｈ  及び推定最低速度Ｖｌ  を求める。なお、本実施形態では分散を示すα＝２（信頼区間９５％）とした。
Ｖｈ  ＝Ｖｍｅａｎ＋αＶｓ    …（６）
Ｖｌ  ＝Ｖｍｅａｎ−αＶｓ    …（７）
【００３６】
次に、任意車両が上流の観測地点を通過したと考えられる期間を概算する。図３に示すように、推定最高速度Ｖｈ  、推定最低速度Ｖｌ  及び車両感知器３間の距離Ｌを用いて、次に示す式（８）、（９）により、推定最小旅行時間Ｔｍｉｎ  と推定最大旅行時間Ｔｍａｘ  を算出する。
Ｔｍｉｎ  ＝Ｌ／Ｖｈ      …（８）
Ｔｍａｘ  ＝Ｌ／Ｖｌ      …（９）
【００３７】
次いで、任意車両の下流地点通過時刻Ｔｄ  から、それぞれＴｍａｘ  及びＴｍｉｎ  遡った車両マッチング開始時刻Ｔｓ  及び車両マッチング終了時刻Ｔｅ  を次の式（１０）、（１１）により算出する。
Ｔｓ  ＝Ｔｄ  −Ｔｍａｘ      …（１０）
Ｔｅ  ＝Ｔｄ  −Ｔｍｉｎ      …（１１）
【００３８】
このようにして算出した車両マッチング開始時刻Ｔｓ  と車両マッチング終了時刻Ｔｅ  の差を上流地点推定通過期間とする（ステップＳ２０２）。この上流地点推定通過期間を用いることによって、後に車両マッチングを行う際の対象車両を絞り込むことが可能となる。
【００３９】
次に、図４を用いて車両速度変換部１２の動作を説明する。車両速度変換部１２は、図２のステップＳ２０３〜Ｓ２０５において、上流で観測された車両について車高データの変換を行う。ここでは、車高データを複数の高さデータ列からなる多次元ベクトルとして扱い、比較する車両の走行速度が異なる場合には、同一速度の車高データに変換する。この車高データは、側方から見た車両の外形状を表すことになる。
【００４０】
まずステップＳ２０３において、上流地点を通過した比較車両の観測時刻が上流地点推定通過期間内にあるか否かを判定する。その結果、推定通過期間内であれば、次のステップＳ２０４で、上流地点を通過した比較車両の車種が任意車両と同一であるか否かを判定し、同一車種の場合で走行速度が異なる場合には、同一速度の車高データに変換する（ステップＳ２０５）。
【００４１】
図４に示すように、任意車両の下流観測地点でのｍ本のパルスからなる車高データ→Ｈｄ  （ここで、→はベクトルを表す）を式（１２）のように表し、上流観測地点でのｎ本のパルスからなる車高データ→Ｈｕ  を式（１３）のように表すものとする。
→Ｈｄ  ＝（ｈｄ，０，ｈｄ，１，ｈｄ，２，…，ｈｄ，ｍ）    …（１２）
→Ｈｕ  ＝（ｈｕ，０，ｈｕ，１，ｈｕ，２，…，ｈｕ，ｎ）    …（１３）
ここで、Ｈｄ  とＨｕ  のベクトル次元を合わせるための伸張率βを次に示す式（１４）により算出する。なお、本実施形態においてはＶｕ  ＝２Ｖｄ  とし、β＝２の場合を想定する。
【００４２】
【数３】
2004355538.tif 000005
【００４３】
そして、上記伸張率βに基づいて次の式（１５）に示すようにベクトル次元の伸張を行う。このとき、車高データＨｕ，ｉβのインデントｉβは、小数点以下を切り捨てて整数化する。
2004355538.tif 000006
なお、ベクトル次元の伸張によって生じる車高データの不足分（ｈｕ，ｉ＝ｎｕｌｌ）については、図４及び次の式（１６）のように１若しくは０で補う。
【００４４】
【数４】
2004355538.tif 000007
【００４５】
このように車高データを同一速度の車高データに変換することによって、複数の高さデータ列の多次元ベクトルからなる車高データを、所定速度で走行する場合のデータに標準化でき、車両データから得られる車両の高さ及び長さを一意に比較することが可能となる。
【００４６】
次に、車種マッチング部１３の動作を説明する。車種マッチング部１３は、上流地点通過期間に上流地点を通過した車両の中から、任意車両と車種が同一の車両を抽出する。車種には、乗用車、小型貨物車、大型貨物車及びバスなどがあり、この範囲で車種の同一性を判断する。
【００４７】
任意車両の車種をｆｒ  として、上流地点推定通過期間に上流地点を通過した車両Ｃｔ  （式（１７）参照）の中から、車種がｆｒ  と同一の車両Ｃｓ，ｉ（但し、ｉ  は車両の識別番号）を抽出し、その集合を次の式（１８）に示すように、Ｃｓ  とする。
Ｃｔ  ＝｛ｃｔ，１，ｃｔ，２，…，ｃｔ，ｊ｝    …（１７）
Ｃｓ  ＝｛ｃｓ，１，ｃｓ，２，…，ｃｓ，ｋ｝    …（１８）
【００４８】
次に、図５及び図６を用いて車高マッチング部１４の動作を説明する。車高マッチング部１４は、車種がｆｒと同一の車両Ｃｓと任意車両とのベクトル間の距離に基づいてマッチングを行う。
【００４９】
任意車両の上流観測地点での車高データＨｄ  と、車種がｆｒ  と同一の車両Ｃｓ  の下流観測地点での車高データＨｕ  とから、次に示す式（１９）に基づいてベクトル間の距離ｄを計算する。但し、このとき“１”（無効データ）は計算対象外とする。
【００５０】
【数５】
2004355538.tif 000008
【００５１】
次いで、次に示す式（２０）を用いて、上で求めた距離ｄを計算対象のデータ数ｎで除し、ベクトル一次元当たりの平均距離ｄｍｅａｎを算出する（図２のステップＳ２０６）。
ｄｍｅａｎ＝ｄ／ｎ    …（２０）
【００５２】
そして、上記のようにして求めた平均距離ｄｍｅａｎを昇順に整列し、最も小さいものを同一車両と判断して車両データＣｄｍｉｎを抽出する（ステップＳ２０７）。
【００５３】
次に、推定旅行時間算出部１５は、任意車両Ｃｒ  と同一の車両を特定した後、次の式（２１）に示すように、任意車両Ｃｒ  の推定旅行時間Ｔｑ  を、任意車両の下流地点通過時刻Ｔｄ  と同一車両の上流地点通過時刻Ｔｕ  との差から求める（ステップ２０８）。
Ｔｑ  ＝Ｔｄ  −Ｔｕ      …（２１）
【００５４】
このようにして、道路４上において車両感知器３が設置される上流地点と下流地点との間を走行する車両の推定旅行時間を算出する。
【００５５】
以上のように、本実施形態の旅行時間推定装置１及びその動作手順による旅行時間推定方法では、上流地点通過期間推定部１１において、車両感知器が設置された上流地点及び下流地点を通過する車両の速度から、現在下流地点にある任意車両の上流地点における通過期間を推定する。そして、車両速度変換部１２において、上流地点推定通過期間に上流地点を通過した車両及び任意車両の車高データを同一速度の車高データに変換する。
【００５６】
また、車種マッチング部１３において、上流地点推定通過期間に上流地点を通過した車両の中から任意車両と同一の車両を抽出し、車高マッチング部１４において、任意車両と車種が同一の車両の中から車高データに基づいて任意車両と同一の車両を特定する。
【００５７】
さらに、推定旅行時間算出部１５において、特定した車両の下流地点通過時刻と上流地点通過時刻との差から推定旅行時間を算出する。
【００５８】
この場合、車両の同一性を判断するための車両マッチングの対象となる車両を、車両感知器間を走行する車両の中から速度情報に基づき算出した上流地点推定通過期間によって限定するため、マッチング処理回数が減らすことができ、処理時間の短縮を図ることが可能となる。
【００５９】
また、車両の特徴量として、車種及び車高データパターンを用いることにより、車両感知器間を走行する車両の同一性を正確に判定することができ、上流地点と下流地点の間における推定旅行時間の実測旅行時間との誤差が最小となるようにすることができ、精度良く推定旅行時間を算出することが可能である。
【００６０】
さらに、上流地点及び下流地点において車両の特徴量を検出するための装置は、超音波感知器等による車両感知器のみであるため、車両を撮影するカメラや認識処理部等を設ける必要がなく、低コスト化が可能である。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、車両の同一性を正確に判定し、精度良く推定旅行時間を算出することのできる旅行時間推定装置及び方法を提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る旅行時間推定装置を含むシステム全体の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施形態における旅行時間推定装置の動作手順を示すフローチャート
【図３】本実施形態における上流地点通過期間推定部の動作説明図
【図４】本実施形態における車両速度変換部の動作説明図
【図５】本実施形態における車高マッチング部の動作説明図
【図６】本実施形態における車高マッチング部の動作説明図
【符号の説明】
１  旅行時間推定装置
２  車両情報データベース
３  車両感知器
４  道路
５  車両
１１  上流地点通過期間推定部
１２  車両速度変換部
１３  車種マッチング部
１４  車高マッチング部
１５  推定旅行時間算出部
【図１】
2004355538.tif 000009
【図２】
2004355538.tif 000010
【図３】
2004355538.tif 000011
【図４】
2004355538.tif 000012
【図５】
2004355538.tif 000013
【図６】
2004355538.tif 000014