(57)【要約】【課題】移動物体の移動速度をより簡易に推定する。【解決手段】移動物体についての観測信号から、観測位置と前記移動物体の間の方向上での前記移動物体の速度である観測速度を算出する観測速度算出部と、複数の観測時点と、前記複数の観測時点で得られた各観測信号から前記観測速度算出部により算出された複数の観測速度に基づき、前記移動物体の移動速度を推定する移動速度推定部と、を備える、情報処理装置。【選択図】図４
2017049197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動物体についての観測信号から、観測位置と前記移動物体の間の方向上での前記移動物体の速度である観測速度を算出する観測速度算出部と、
複数の観測時点と、前記複数の観測時点で得られた各観測信号から前記観測速度算出部により算出された複数の観測速度に基づき、前記移動物体の移動速度を推定する移動速度推定部と、
を備える、情報処理装置。
【請求項２】
前記移動速度推定部は、前記複数の観測時点および前記複数の観測速度を用いる方程式であって、前記移動物体の等速直線運動をベースとする方程式の演算に基づき、前記移動物体の移動速度を推定する、請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記移動物体は、前記移動物体の移動方向と交差する幅方向上のいずれかの幅位置を移動し、
前記複数の観測時点は、３以上の観測時点であり、
前記情報処理装置は、前記３以上の観測時点および前記３以上の観測時点における観測速度を用いる方程式であって、前記移動物体の等速直線運動をベースとする方程式の演算に基づき、前記幅位置を推定する幅位置推定部をさらに備える、請求項１または２に記載の情報処理装置。
【請求項４】
前記移動物体は、前記移動物体の移動方向と交差する幅方向上のいずれかの幅位置を移動し、
前記情報処理装置は、仮の幅位置を設定し、前記移動速度推定部により推定された前記移動物体の移動速度および前記仮の幅位置を用いて前記複数の観測時点のうちのいずれかの観測時点における仮の観測速度を算出し、前記仮の観測速度と前記観測時点における実際の観測速度との関係に基づいて前記仮の幅位置を真の幅位置として推定するか否かを判断する幅位置推定部をさらに備える、請求項２に記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記情報処理装置は、前記複数の観測時点および前記複数の観測速度を用いる方程式であって、前記移動物体の等速直線運動をベースとする方程式の演算に基づき、任意の時点での前記観測位置と前記移動物体の間の距離を推定する距離推定部をさらに備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の情報処理装置。
【請求項６】
前記移動物体は車両であり、
前記観測信号は、前記車両が通行する道路脇に設置されたドップラーセンサにより観測される信号である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の情報処理装置。
【請求項７】
コンピュータを、
移動物体についての観測信号から、観測位置と前記移動物体の間の方向上での前記移動物体の速度である観測速度を算出する観測速度算出部と、
複数の観測時点と、前記複数の観測時点で得られた各観測信号から前記観測速度算出部により算出された複数の観測速度に基づき、前記移動物体の移動速度を推定する移動速度推定部と、
として機能させるための、プログラム。
【請求項８】
移動物体についての観測信号から、観測位置と前記移動物体の間の方向上での前記移動物体の速度である観測速度を算出することと、
複数の観測時点と、前記複数の観測時点で得られた各観測信号から算出された複数の観測速度に基づき、前記移動物体の移動速度を推定することと、
を含む、推定方法。
【請求項９】
移動物体についての観測信号から、観測位置と前記移動物体の間の方向上での前記移動物体の速度である観測速度を算出する観測速度算出部と、
複数の観測時点と、前記複数の観測時点で得られた各観測信号から前記観測速度算出部により算出された複数の観測速度に基づき、前記移動物体が移動する幅位置を推定する幅位置推定部と、
を備える、情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報処理装置、プログラムおよび推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動物体の移動速度を観測するための多様な技術が知られている。例えば、特許文献１には、ドップラーレーダを用いて、周波数スペクトルから車両のドップラーレーダに対する速度を観測し、渋滞の発生の有無を検知する装置が開示されている。また、特許文献２には、エレベータかごの位置および速度をＦＳＫ（Frequency  Shift  Keying）方式により測定する技術が開示されている。ここで、位置の特定には、ＦＳＫ方式により得られた測距情報が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２３７７２７号公報
【特許文献２】特開２００３−２２２６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の技術では、ドップラーレーダが道路脇に設置されるので、車両のドップラーレーダに対する速度は、車両の絶対的な移動速度と異なる。また、特許文献２に記載のような測距を実現するためには、変調用のハードウェア、アルゴリズムが複雑となる。
【０００５】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、移動物体の移動速度をより簡易に推定することが可能な、新規かつ改良された情報処理装置、プログラムおよび推定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、移動物体についての観測信号から、観測位置と前記移動物体の間の方向上での前記移動物体の速度である観測速度を算出する観測速度算出部と、複数の観測時点と、前記複数の観測時点で得られた各観測信号から前記観測速度算出部により算出された複数の観測速度に基づき、前記移動物体の移動速度を推定する移動速度推定部と、を備える、情報処理装置が提供される。
【０００７】
前記移動速度推定部は、前記複数の観測時点および前記複数の観測速度を用いる方程式であって、前記移動物体の等速直線運動をベースとする方程式の演算に基づき、前記移動物体の移動速度を推定してもよい。
【０００８】
前記移動物体は、前記移動物体の移動方向と交差する幅方向上のいずれかの幅位置を移動し、前記複数の観測時点は、３以上の観測時点であり、前記情報処理装置は、前記３以上の観測時点および前記３以上の観測時点における観測速度を用いる方程式であって、前記移動物体の等速直線運動をベースとする方程式の演算に基づき、前記幅位置を推定する幅位置推定部をさらに備えてもよい。
【０００９】
前記移動物体は、前記移動物体の移動方向と交差する幅方向上のいずれかの幅位置を移動し、前記情報処理装置は、仮の幅位置を設定し、前記移動速度推定部により推定された前記移動物体の移動速度および前記仮の幅位置を用いて前記複数の観測時点のうちのいずれかの観測時点における仮の観測速度を算出し、前記仮の観測速度と前記観測時点における実際の観測速度との関係に基づいて前記仮の幅位置を真の幅位置として推定するか否かを判断する幅位置推定部をさらに備えてもよい。
【００１０】
前記情報処理装置は、前記複数の観測時点および前記複数の観測速度を用いる方程式であって、前記移動物体の等速直線運動をベースとする方程式の演算に基づき、任意の時点での前記観測位置および前記移動物体間の距離を推定する距離推定部をさらに備えてもよい。
【００１１】
前記移動物体は車両であり、前記観測信号は、前記車両が通行する道路脇に設置されたドップラーセンサにより観測される信号であってもよい。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータを、移動物体についての観測信号から、観測位置と前記移動物体の間の方向上での前記移動物体の速度である観測速度を算出する観測速度算出部と、複数の観測時点と、前記複数の観測時点で得られた各観測信号から前記観測速度算出部により算出された複数の観測速度に基づき、前記移動物体の移動速度を推定する移動速度推定部と、として機能させるための、プログラムが提供される。
【００１３】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、移動物体についての観測信号から、観測位置と前記移動物体の間の方向上での前記移動物体の速度である観測速度を算出することと、複数の観測時点と、前記複数の観測時点で得られた各観測信号から算出された複数の観測速度に基づき、前記移動物体の移動速度を推定することと、を含む、推定方法が提供される。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、移動物体についての観測信号から、観測位置と前記移動物体の間の方向上での前記移動物体の速度である観測速度を算出する観測速度算出部と、複数の観測時点と、前記複数の観測時点で得られた各観測信号から前記観測速度算出部により算出された複数の観測速度に基づき、前記移動物体が移動する幅位置を推定する幅位置推定部と、を備える、情報処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明によれば、移動物体の移動速度をより簡易に推定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態による車両検知システムの概要を説明するための図である。
【図２】道路の平面視を示す説明図である。
【図３】車速および走行レーンと、観測速度との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態による走行推定装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図５】観測時点ｔ１、ｔ２およびｔ３における車両と走行推定装置の平面図および正面図を示す説明図である。
【図６】本発明の実施形態による走行推定装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】走行推定装置のハードウェア構成を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１８】
また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。
【００１９】
＜１．車両検知システムの概要＞
本発明の実施形態は、移動物体の移動に関する状況を推定するシステムに関し、より具体的な例として、車両の車速または走行レーンなどの走行状況を推定する車両検知システムに関する。以下では、本発明の実施形態が車両検知システムに適用される例を主に説明するが、本発明の実施形態は、船舶、飛行機、歩行ロボット、ドローン、動物および人間などの多様な移動物体の移動に関する状況の推定にも適用可能である。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態による車両検知システムの概要を説明するための図である。図１に示したように、本発明の実施形態による車両検知システムは、車両１０および走行推定装置２０からなる。車両１０は、道路に設けられた複数のレーンの内のいずれかのレーンを走行する。図１においては、車両１０はレーン１を走行している状態を示している。なお、以下では、車両１０が走行しているレーンを走行レーンと称する場合がある。
【００２１】
走行推定装置２０は、車両１０の車速、走行レーンおよび位置などの走行状況を推定するための情報処理装置である。この走行推定装置２０は、例えば図１に示したように道路脇に設置される。ただし、走行推定装置２０の設置位置は道路脇に限定されず、走行推定装置２０は、レーンの上方に設置されてもよい。
【００２２】
ここで、以降の説明のために、図１に付した記号について説明する。すなわち、図１に示した車速Ｖ、観測時点ｔｎ、観測速度Ｖｎ、センサ‐車両間距離ｄｔｎ、センサ‐車両間水平距離ｄｔｎｈ、センサ‐走行レーン間距離ｄｒ、およびセンサ高さｄＨについて説明する。
【００２３】
車速Ｖは、車両１０の移動速度である。本実施形態においては、車速Ｖは一定であり、車両１０の移動方向は一定であると仮定する。すなわち、以降では、車両１０は等速直線運動をしているとの仮定の下で車両１０の走行状況を推定する方法を主に説明する。
【００２４】
観測速度Ｖｎは、走行推定装置２０により観測時点ｔｎにおいて観測される車両１０の速度である。観測速度Ｖｎは、観測位置（走行推定装置２０のセンサ位置）と車両１０の間の方向上での車両１０の速度であり、車速Ｖとは異なる。
【００２５】
センサ‐車両間距離ｄｔｎは、観測時点ｔｎにおける車両１０の位置と観測位置の間の距離である。なお、車両１０の重心位置として想定される位置が車両１０の位置として扱われてもよいし、図１に示したように車両１０のフロントバンパーの先端付近またはナンバープレート位置として想定される位置が車両１０の位置として扱われてもよい。
【００２６】
センサ‐車両間水平距離ｄｔｎｈは、観測時点ｔｎにおける車両１０と観測位置の間の水平方向上での距離である。センサ‐走行レーン間距離ｄｒは、観測位置と、車両１０が走行している走行レーン間の距離である。センサ高さｄＨは、走行推定装置２０の観測位置と車両１０の間の垂直方向上の距離である。上記のように、車両１０のフロントバンパーの先端付近またはナンバープレート位置として想定される位置が車両１０の位置として扱われる本例においては、センサ高さｄＨは地上からの観測位置の高さよりも小さい。
【００２７】
（背景）
ところで、測距技術によりレーダと車両１０の間の距離を測定し、測定された距離から車両１０の走行状況を推定する方法も考えられる。以下、図２を参照し、測距技術に基づく走行状況の推定方法の具体例を説明する。
【００２８】
図２は、道路の平面視を示す説明図である。図２に示したように、道路脇の位置Ｂに設置された測距レーダ７２は、車両１０の位置Ａと位置Ｂの距離ｄｂを測定できる。同様に、道路脇の位置Ｃに設置された測距レーダ７４は、車両１０の位置Ａと位置Ｃの距離ｄｃを測定できる。ここで、位置Ｂおよび位置Ｃが既知であり、車両１０が測距レーダ７２および７４を通過する前であれば、位置Ｂから距離ｄｂ離れていること、および位置Ｃから距離ｄｃ離れていること、という条件を満たす位置Ａを特定することが可能である。また、２つの時点における車両１０の位置が特定されれば、車両１０の車速を求めることも可能である。
【００２９】
なお、測距技術としては、パルス方式、FSK方式およびFMCW(frequency  modulated  continuous  wave)方式などが知られている。パルス方式は、送信器からのパルス波の送信タイミングと、当該パルス波の反射波の受信器による受信タイミングとの差分から、物体との距離を求める方式である。FSK方式は、２つの周波数が異なる電波を同時または高速に切り替えて発信し、それぞれの電波に対応する２つのドップラー信号の、物体のレーダに対する速度に対応する周波数における位相差を求めることで距離を算出する方式である。一方、FMCW方式は、送信波の周波数を線形に変化させ、距離による伝搬遅延により生じる送信波と受信波の周波数の差を検知して距離を算出する方式である。
【００３０】
しかし、測距技術を実現するためには、変調用のハードウェア、アルゴリズムが複雑となる。また、距離の誤差は速度の誤差よりも大きいので、距離から車速や走行レーンなどを推定する方法では、車速や走行レーンのなどの推定精度が低くなる。さらに、図２を参照して説明した方法を実現するためには、レーンに対して複数のレーダを設ける必要があるので、相応のコストが生じる。
【００３１】
そこで、本件発明者は、上記事情を一着眼点にして本発明の実施形態を創作するに至った。本発明の実施形態によれば、車速および走行レーンをより簡易かつ高精度に推定することが可能である。
【００３２】
＜２．本発明の実施形態の要旨＞
本発明の実施形態の要旨は、複数の観測時点において１つの走行推定装置２０により観測された車両１０の観測速度から車両１０の車速および走行レーンを推定すること、である。複数の観測時点における車両１０の各観測速度から車両１０の車速および走行レーンを推定可能であることを、図３を参照して概念的に説明する。
【００３３】
図３は、車速および走行レーンと、観測速度との関係を示すグラフである。図３には、車速がＶ１であり走行レーンが１である車両１０の観測速度の変化を実線で示し、車速がＶ１であり走行レーンが２である車両１０の観測速度の変化を二点鎖線で示し、車速がＶ２であり走行レーンが１である車両１０の観測速度の変化を破線で示し、車速がＶ２であり走行レーンが２である車両１０の観測速度の変化を一点鎖線で示している。なお、時間軸上に示したｔｆは車両１０が、走行推定装置２０を通過する時点であり、通過時点ｔｆにおいては図３に示したように理論上は観測速度が０となる。ただし、観測開始の時点ではこの通過時点ｔｆは未知である。
【００３４】
図３を参照すると、実線と破線との比較、および一点鎖線と二点鎖線との比較から理解されるように、観測速度は車速の関数である。また、実線および二点鎖線との比較、および破線および一点鎖線との比較から理解されるように、観測速度は走行レーンの関数でもある。このため、複数の観測時点および複数の観測時点における観測速度を用いる方程式であって、車両１０の等速直線運動をベースとする方程式の演算により、車速および走行レーンなどの走行状況を推定することが可能である。以下、このような推定を実現する走行推定装置２０の構成および動作について順次詳細に説明する。
【００３５】
＜３．走行推定装置の構成＞
図４は、本発明の実施形態による走行推定装置２０の構成を示す機能ブロック図である。図４に示したように、本発明の実施形態による走行推定装置２０は、ドップラーセンサ２２０、観測速度算出部２３０、通過時点算出部２４０、車速推定部２５０、走行レーン推定部２６０、距離推定部２７０および出力部２８０を備える。
【００３６】
（ドップラーセンサ）
ドップラーセンサ２２０は、光、電磁波、または音波などを送信波として送信し、検出対象の範囲内に存在する物体からの反射波を受信し、反射波を含む受信波を処理してドップラー信号を生成する。本実施形態においては、ドップラーセンサ２２０は、送信波として周期信号を送信し、車両１０からの反射波を含む受信波に当該周期信号を掛け合わせることで、観測信号としてドップラー信号を生成する。
【００３７】
（観測速度算出部）
観測速度算出部２３０は、ドップラーセンサ２２０により生成されたドップラー信号から、観測速度を算出する。ここで、物体の動きの速度に比例して受信波の周波数が変化することが知られている。また、受信波と周期信号のかけ合わせにより生成されたドップラー信号は、受信波と周期信号の周波数差を周波数として有する。このため、本実施形態による観測速度算出部２３０は、ドップラー信号を例えばフーリエ変換することによりドップラー信号における支配的なピーク周波数を特定し、特定した周波数から車両１０の観測速度を算出することが可能である。
【００３８】
具体的には、観測時点ｔ１における観測速度Ｖ１は、周期信号の周波数ｆｔ、ピーク周波数ｆｄ、電波伝達速度ｃを用いて、以下のように表現される。
【００３９】
【数１】
2017049197.tif 000003
【００４０】
なお、本実施形態においては観測信号の一例としてドップラーセンサ２２０により生成されるドップラー信号を説明するが、観測信号は、車両１０の車速を表現する他のセンサにより得られる信号であってもよい。
【００４１】
（通過時点算出部）
通過時点算出部２４０は、複数の観測時点における観測速度に基づき、車両１０が観測位置を通過する通過時点ｔｆを算出する。概念的に説明すると、通過時点算出部２４０は、図３を参照して説明したように、複数の観測時点における観測速度から関数曲線を推定し、観測速度が０となる時点を通過時点ｔｆとして算出することが可能である。以下、図５を参照し、通過時点ｔｆの算出方法をより具体的に説明する。なお、以下の説明における数式処理は、車両１０が等速直線運動をしているという仮定をベースとしている。
【００４２】
図５は、観測時点ｔ１、ｔ２およびｔ３における車両１０と走行推定装置２０の平面図および正面図を示す説明図である。図５において、水平交差角θｔｎｈは観測時点ｔｎにおける車両１０と走行推定装置２０とを結ぶ線の方向と、車両１０の走行方向とが成す、平面視における角度である。また、鉛直交差角θｔｎｖは観測時点ｔｎにおける車両１０と走行推定装置２０とを結ぶ線の方向と、車両１０の走行方向とが成す、正面視における角度である。
【００４３】
まず、観測時点ｔ１における観測速度Ｖ１は、以下の数式２ように表現される。
【００４４】
【数２】
2017049197.tif 000004
【００４５】
また、観測時点ｔ１におけるセンサ‐車両間水平距離ｄｔ１ｈは、以下の数式３ように表現される。なお、数式３における通過時点ｔｆは、観測時点ｔ１、ｔ２およびｔ３の一部または全ての後の時点であってもよいし、観測時点ｔ１、ｔ２およびｔ３の一部または全ての前の時点であってもよい。
【００４６】
【数３】
2017049197.tif 000005
【００４７】
数式３で示されるセンサ‐車両間水平距離ｄｔ１ｈを数式２に代入することにより、観測時点ｔ１における観測速度Ｖ１は数式４のように表現される。
【００４８】
【数４】
2017049197.tif 000006
【００４９】
数式４の導出と同様の方法で、観測時点ｔ２における観測速度Ｖ２、および観測時点ｔ３における観測速度Ｖ３は以下のように表現される。
【００５０】
【数５】
2017049197.tif 000007
【００５１】
数式４および数式５の変換によりセンサ‐走行レーン間距離ｄｒおよびセンサ高さｄＨを表現する数式６に示す方程式が得られ、さらに、数式６の変換により車速Ｖを表現する数式７に示す方程式が得られる。
【００５２】
【数６】
2017049197.tif 000008
【００５３】
【数７】
2017049197.tif 000009
【００５４】
数式７は、ａ１、ａ２およびａ３を以下の数式８のように捉えると、数式９に示すように、通過時点ｔｆに関する３次方程式が得られる。
【００５５】
【数８】
2017049197.tif 000010
【００５６】
【数９】
2017049197.tif 000011
【００５７】
通過時点算出部２４０は、数式９を３次方程式の解の公式に基づく以下の数式１０を演算することにより、数式通過時点ｔｆの解を得ることができる。
【００５８】
【数１０】
2017049197.tif 000012
とする。
【００５９】
（車速推定部２５０）
車速推定部２５０は、通過時点算出部２４０との協働により移動物体（本実施形態においては車両１０）の移動速度を推定する移動速度推定部の一例である。車速推定部２５０は、複数の観測時点および複数の観測時点における観測速度を用いる方程式であって、車両１０の等速直線運動をベースとする数式２〜１０に示した方程式の通過時点算出部２４０による演算に基づき、車両１０の車速Ｖを推定する。例えば、車速推定部２５０は、通過時点算出部２４０により算出された通過時点ｔｆを用いる以下の数式１１の演算により車両１０の車速Ｖを推定する。
【００６０】
【数１１】
2017049197.tif 000013
【００６１】
このように、３つの観測時点における観測速度Ｖｎが算出され、Ｖｎに関する数式４および５が得られていることに基づき、未知数（車速Ｖ、センサ‐車両間水平距離ｄｔｎｈおよびセンサ‐走行レーン間距離ｄｒ）が３つある状況で、未知数である車速Ｖを算出することが可能である。
【００６２】
ただし、観測時点に必要数は３時点以上に限定されない。例えば、走行推定装置２０の推定対象となる道路のレーンが１つである場合、センサ‐走行レーン間距離ｄｒは既知である。この場合、未知数は２つであるので、観測時点は２時点であっても、車速Ｖを算出することが可能である。
【００６３】
（走行レーン推定部）
走行レーン推定部２６０は、移動物体の移動方向と交差する幅方向上のいずれの幅位置を移動物体が移動しているかを推定する幅位置推定部の一例である。本実施形態においては、走行レーン推定部２６０は、移動物体の幅位置として、車両１０の走行レーンを推定する。走行レーン推定部２６０は、例えば、数式２を以下の数式１２のように変換し、車速推定部２５０により推定された車速Ｖを代入することにより、センサ‐走行レーン間距離ｄｒを算出することができる。そして、走行レーン推定部２６０は、センサ‐走行レーン間距離ｄｒから走行レーンを推定することが可能である。
【００６４】
【数１２】
2017049197.tif 000014
【００６５】
なお、上記では、車速Ｖを用いて走行レーンが推定される例を説明したが、走行レーンの推定方法はかかる例に限定されない。例えば、走行レーン推定部２６０は、数式６からセンサ‐走行レーン間距離ｄｒでなく車速Ｖを消去して得られる方程式に通過時点ｔｆを代入することによっても、センサ‐走行レーン間距離ｄｒおよび走行レーンを推定することが可能である。
【００６６】
（距離推定部）
距離推定部２７０は、任意の時点ｔｎでの観測位置（すなわち、ドップラーセンサ２２０の位置）および車両１０の間の距離である、センサ‐車両間距離ｄｔｎを推定する。ここで、センサ‐車両間距離ｄｔｎは、センサ‐車両間水平距離ｄｔｎｈおよびセンサ高さｄＨを用いて以下の数式１３のように表現される。
【００６７】
【数１３】
2017049197.tif 000015
【００６８】
また、観測時点ｔ１におけるセンサ‐車両間水平距離ｄｔ１ｈは、数式２の変換により以下の数式１４のように表現される。
【００６９】
【数１４】
2017049197.tif 000016
【００７０】
従って、距離推定部２７０は、数式１４で表現されるセンサ‐車両間水平距離ｄｔ１ｈを、観測時点ｔ１における数式１３に代入して得られる下記の数式１５の演算により、観測時点ｔ１におけるセンサ‐車両間距離ｄｔ１を推定することができる。
【００７１】
【数１５】
2017049197.tif 000017
【００７２】
同様に、距離推定部２７０は、数式１６の演算により、観測時点ｔ２におけるセンサ‐車両間距離ｄｔ２を推定することができる。
【００７３】
【数１６】
2017049197.tif 000018
【００７４】
（出力部）
出力部２８０は、車速推定部２５０、走行レーン推定部２６０および距離推定部２７０による推定の結果を出力する。例えば、出力部２８０は、車速、走行レーンおよびセンサ‐車両間距離を表示してもよい。また、出力部２８０は、所定の閾値を上回る車速が推定された場合に、視覚的または聴覚的に知覚可能な形態でアラームを出力してもよい。
【００７５】
（小括）
以上説明したように、本発明の実施形態による走行推定装置２０は、車両１０までの距離を直接測定せずに、車両１０の車速および走行レーンなどを推定することができる。従って、測距技術を実現するための変調用のハードウェアおよびアルゴリズムの走行推定装置２０への実装が不要であるので、走行推定装置２０の構成を簡素化することが可能である。また、速度の観測における速度の誤差の程度は、一般的に、測距技術による測定における距離の誤差の程度よりも小さい。このため、本発明の実施形態によれば、車速および走行レーンなどの走行状況をより高精度に推定することが可能である。
【００７６】
＜４．走行推定装置の動作＞
続いて、図６を参照し、本発明の実施形態による走行推定装置２０の動作を整理する。
【００７７】
図６は、本発明の実施形態による走行推定装置２０の動作を示すフローチャートである。図６に示したように、まず、ドップラーセンサ２２０がドップラー信号を生成し（Ｓ３１０）、観測速度算出部２３０が、ドップラーセンサ２２０により生成されたドップラー信号から、観測速度を算出する（Ｓ３２０）。
【００７８】
そして、通過時点算出部２４０は、観測速度算出部２３０により３時点以上の観測時点について観測速度が算出されたことに基づき（Ｓ３３０／ｙｅｓ）、例えば数式１０に従い、車両１０が観測位置を通過する通過時点を算出する（Ｓ３４０）。
【００７９】
次に、車速推定部２５０が、通過時点算出部２４０により算出された通過時点を数式１１に代入することにより、車速を推定する（Ｓ３５０）。また、走行レーン推定部２６０は、数式１２に車速推定部２５０により推定された車速を代入することによりセンサ‐走行レーン間距離を算出し、センサ‐走行レーン間距離から走行レーンを推定する。また、距離推定部２７０は、車速推定部２５０により推定された車速および走行レーン推定部２６０により推定された走行レーンと観測速度の関係から、任意の時点におけるセンサ‐走行レーン間距離を推定する（Ｓ３７０）。
【００８０】
そして、出力部２８０が、車速推定部２５０、走行レーン推定部２６０および距離推定部２７０による推定の結果を出力する（Ｓ３８０）。
【００８１】
＜５．変形例＞
以上、本発明の実施形態を説明した。以下では、上述した本発明の実施形態の幾つかの変形例を説明する。なお、以下に説明する各変形例は、単独で本発明の実施形態に適用されてもよいし、組み合わせで本発明の実施形態に適用されてもよい。また、各変形例は、本発明の実施形態で説明した構成に代えて適用されてもよいし、本発明の実施形態で説明した構成に対して追加的に適用されてもよい。
【００８２】
（変形例１）
上記では、図４を参照して説明した各機能ブロックが１つの走行推定装置２０に実装される例を説明したが、各機能ブロックの実装形態はかかる例に限定されない。例えば、ドップラーセンサ２２０と、観測速度算出部２３０、通過時点算出部２４０、車速推定部２５０、走行レーン推定部２６０、距離推定部２７０および出力部２８０は、物理的に分離した装置として実装されてもよい。この場合、ドップラーセンサ２２０は道路付近に設けられ、観測速度算出部２３０、通過時点算出部２４０、車速推定部２５０、走行レーン推定部２６０、距離推定部２７０および出力部２８０を実装する装置はネットワーク上に設けられてもよい。かかる構成は、走行状況についての情報収集または中央監視などに好適である。
【００８３】
さらに別の例として、ドップラーセンサ２２０および出力部２８０は道路付近に設けられ、観測速度算出部２３０、通過時点算出部２４０、車速推定部２５０、走行レーン推定部２６０および距離推定部２７０を実装する装置はネットワーク上に設けられてもよい。この場合、ネットワーク上の装置は、ドップラーセンサ２２０から送信されるドップラー信号に基づいて各種推定結果を行い、各種推定結果が出力部２８０から出力されるよう各種推定結果を送信してもよい。かかる構成は、速度の取り締まりに好適である。
【００８４】
（変形例２）
車両１０は、一般的に走行レーンの中央付近を走行する。車両１０が走行レーンの中央を走行すると仮定すると、センサ‐走行レーン間距離ｄｒの候補は複数の離散的な値となる。このため、走行レーン推定部２６０は、車両１０の仮の走行レーンｉを設定し、仮の走行レーンに対応するセンサ‐走行レーン間距離ｄｒｉ（ただし、１≦ｉ≦ｎ）に基づいて、車両１０が当該仮の走行レーンを走行していた場合に得られたはずである仮の観測速度を算出できる。そして、走行レーン推定部２６０は、当該仮の観測速度と実際の観測速度の関係に基づいて仮の走行レーンを真の走行レーンとして推定するか否かを判断してもよい。
【００８５】
例えば、走行レーン推定部２６０は、各レーンを仮の走行レーンｉとした場合の観測時点ｔ１における仮の観測速度Ｖ１ｉ’を、以下の数式１７の演算により算出する。
【００８６】
【数１７】
2017049197.tif 000019
【００８７】
そして、走行レーン推定部２６０は、実際の観測速度であるＶ１との誤差が最も小さい仮の観測速度Ｖ１ｉ’を特定し、特定した仮の観測速度Ｖ１ｉ’に対応する仮の走行レーンｉを真の走行レーンとして推定してもよい。
【００８８】
（変形例３）
上記では、観測位置が固定位置である例を説明したが、観測位置は固定位置でなくてもよい。例えば、本実施形態による走行推定装置２０は、警察車両に設けられてもよい。この場合、走行推定装置２０は、警察車両から警察車両の車速情報を取得し、警察車両の車速情報の加味を上述した推定方法に組み入れることで、車両１０の車速および走行レーンなどを推定することが可能である。
【００８９】
（変形例４）
なお、走行レーン推定部２６０は、車両１０の車速に仮の車速を設定し、当該仮の車速に基づいて車両１０の走行レーンを推定してもよい。
【００９０】
＜６．ハードウェア構成＞
以上、本発明の実施形態を説明した。上述した車速の推定および走行レーンの推定などの情報処理は、ソフトウェアと、以下に説明する走行推定装置２０のハードウェアとの協働により実現される。
【００９１】
図７は、走行推定装置２０のハードウェア構成を示したブロック図である。走行推定装置２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２０１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）２０２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）２０３と、ホストバス２０４と、を備える。また、走行推定装置２０は、ブリッジ２０５と、外部バス２０６と、インタフェース２０７と、入力装置２０８と、表示装置２０９と、音声出力装置２１０と、ストレージ装置（ＨＤＤ）２１１と、ドライブ２１２と、ネットワークインタフェース２１５とを備える。なお、走行推定装置２０は、ハードウェアとして図示しないドップラーセンサ２２０も備えることは上述した通りである。
【００９２】
ＣＰＵ２０１は、演算処理装置および制御装置として機能し、各種プログラムに従って走行推定装置２０内の動作全般を制御する。また、ＣＰＵ２０１は、マイクロプロセッサであってもよい。ＲＯＭ２０２は、ＣＰＵ２０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１の実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する。これらはＣＰＵバスなどから構成されるホストバス２０４により相互に接続されている。なお、これらＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２およびＲＡＭ２０３の協働により、観測速度算出部２３０、通過時点算出部２４０、車速推定部２５０、走行レーン推定部２６０および距離推定部２７０などの機能が実現される。
【００９３】
ホストバス２０４は、ブリッジ２０５を介して、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ／Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）バスなどの外部バス２０６に接続されている。なお、必ずしもホストバス２０４、ブリッジ２０５および外部バス２０６を分離構成する必要はなく、１つのバスにこれらの機能を実装してもよい。
【００９４】
入力装置２０８は、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、マイクロフォン、スイッチおよびレバーなどユーザが情報を入力するための入力手段と、ユーザによる入力に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ２０１に出力する入力制御回路などから構成されている。走行推定装置２０のユーザは、該入力装置２０８を操作することにより、走行推定装置２０に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。
【００９５】
表示装置２０９は、例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）ディスプレイ装置、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）装置およびランプなどの表示装置を含む。また、音声出力装置２１０は、スピーカおよびヘッドホンなどの音声出力装置を含む。
【００９６】
ストレージ装置２１１は、本実施形態にかかる走行推定装置２０の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置２１１は、記憶媒体、記憶媒体にデータを記録する記録装置、記憶媒体からデータを読み出す読出し装置および記憶媒体に記録されたデータを削除する削除装置などを含んでもよい。ストレージ装置２１１は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）で構成される。このストレージ装置２１１は、ハードディスクを駆動し、ＣＰＵ２０１が実行するプログラムや各種データを格納する。
【００９７】
ドライブ２１２は、記憶媒体用リーダライタであり、走行推定装置２０に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ２１２は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記憶媒体２４に記録されている情報を読み出して、ＲＡＭ２０３またはストレージ装置２１１に出力する。また、ドライブ２１２は、リムーバブル記憶媒体２４に情報を書き込むこともできる。
【００９８】
ネットワークインタフェース２１５は、例えば、ネットワーク１２に接続するための通信デバイス等で構成された通信インタフェースである。また、ネットワークインタフェース２１５は、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）対応通信装置であっても、有線による通信を行うワイヤー通信装置であってもよい。
【００９９】
＜７．総括＞
以上説明したように、本発明の実施形態による走行推定装置２０は、車両１０までの距離を直接測定せずに、車両１０の車速および走行レーンなどを推定することができる。従って、測距技術を実現するための変調用のハードウェアおよびアルゴリズムの走行推定装置２０への実装が不要であるので、走行推定装置２０の構成を簡素化することが可能である。また、速度の観測における速度の誤差の程度は、一般的に、測距技術による測定における距離の誤差の程度よりも小さい。このため、本発明の実施形態によれば、車速および走行レーンなどの走行状況をより高精度に推定することが可能である。
【０１００】
なお、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１０１】
例えば、本明細書の走行推定装置２０の処理における各ステップは、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、走行推定装置２０の処理における各ステップは、フローチャートとして記載した順序と異なる順序で処理されても、並列的に処理されてもよい。
【０１０２】
また、走行推定装置２０に内蔵されるＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２およびＲＡＭ２０３などのハードウェアに、上述した走行推定装置２０の各構成と同等の機能を発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、該コンピュータプログラムを記憶させた記憶媒体も提供される。
【符号の説明】
【０１０３】
１０  車両
２０  走行推定装置
２２０  ドップラーセンサ
２３０  観測速度算出部
２４０  通過時点算出部
２５０  車速推定部
２６０  走行レーン推定部
２７０  距離推定部
２８０  出力部
【図１】
2017049197.tif 000020
【図２】
2017049197.tif 000021
【図３】
2017049197.tif 000022
【図４】
2017049197.tif 000023
【図５】
2017049197.tif 000024
【図６】
2017049197.tif 000025
【図７】
2017049197.tif 000026