(57)【要約】【課題】路面の段差通過時に計測された加速度は、段差の種別（段差パターン）に応じて、変化する。両タイヤ段差と片タイヤ段差が混在する路面において、どちらの段差に起因した加速度であるか区別しなければ、正確な段差量を推定することは困難である。【解決手段】車両の中心より左に設けられ、車両の上下方向の加速度を測定する第一センサからの第一測定情報と、車両の中心より右に設けられ、車両の上下方向の加速度を測定する第二センサからの第二測定情報とを受信する信号受信部と、第一測定情報と第二測定情報とを比較し段差パターンを特定する特定部と、特定部が特定した段差パターンごとに、測定情報を補正した補正加速度情報を出力する補正部と、補正加速度情報を用いて段差量を推定する段差推定部と、を有する路面測定システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の中心より左側における前記車両の路面に対する上下方向の加速度を測定した第一測定情報と、前記車両の中心より右側における前記車両の前記路面に対する上下方向の加速度を測定した第二測定情報と、を取得する加速度情報取得部と、
前記第一測定情報と、前記第二測定情報とを比較し、前記路面の段差が、前記車両の両方のタイヤ通過位置に段差が存在する両タイヤ段差パターンか、前記車両の左右いずれか片方のタイヤ通過位置にのみ段差が存在する左右の片タイヤ段差パターンであるかを特定する特定部と、
前記特定部が特定した前記段差のパターンに応じて、前記第一測定情報もしくは前記第二測定情報を補正した補正加速度情報を出力する補正部と、
前記補正加速度情報を用いて前記路面の段差量を推定する段差推定部とを有する
ことを特徴とする路面測定システム。
【請求項２】
請求項１に記載の路面測定システムであって、
前記段差パターンの特定と補正に必要な情報を事前学習情報として記録した事前学習データベースを備えており、
前記事前学習情報は、前記段差パターンの相違が前記第一測定情報及び前記第二測定情報に及ぼす影響と該影響を補正する情報を含んでおり、
前記補正部は、測定用の前記車両で得られた前記第一測定情報もしくは前記第二測定情報を、前記事前学習情報に基づいて補正し、前記補正加速度情報として出力する
ことを特徴とする路面測定システム。
【請求項３】
請求項２に記載の路面測定システムであって、
前記事前学習情報は、予め、前記段差パターンの各々に関して、既知である同一段差量の段差を学習用の前記車両で乗越えたときの前記第一測定情報と前記第二測定情報の値と、前記各段差パターンにおける前記第一測定情報と前記第二測定情報の比（α）を、事前学習データベースに記録したものであり、
前記特定部において、測定対象である前記路面を前記測定用の車両で走行したときの前記第一測定情報と前記第二測定情報の比（ε）を算出し、前記事前学習情報として記録された前記各段差パターンの中で最も前記比（ε）に近い前記比（α）を検索し、前記測定対象路面の前記段差のパターンを特定する
ことを特徴とする路面測定システム。
【請求項４】
請求項３に記載の路面測定システムであって、
前記事前学習情報を生成する事前学習部を備えており、
前記事前学習部は、前記事前の学習の結果に基づき、前記段差パターンの相違による前記影響を補正する情報として、前記段差パターン毎の所定の補正係数を生成し、該補正係数を前記事前学習データベースに保持し、
前記補正部において、前記特定された路面の段差パターンに応じて、前記補正係数を用いて前記第一測定情報と前記第二測定情報を補正し、前記補正加速度情報を出力する
ことを特徴とする路面測定システム。
【請求項５】
請求項４に記載の路面測定システムであって、
前記加速度情報取得部において、前記第一測定情報及び前記第二測定情報と共に、前記測定を行った前記車両の位置情報を時系列のデータとして取得し、
前記段差推定部において、前記補正加速度情報を入力として、所定の変換式に基づいて前記段差量を求め、
前記段差量を前記位置情報と紐付け時系列のデータとして段差量データベースに記録する
ことを特徴とする路面測定システム。
【請求項６】
請求項５に記載の路面測定システムであって、
道路管理者用のユーザインタフェースを有しており、
前記ユーザインタフェースは、
前記道路管理者が特定の位置の道路の路面の段差量を把握するための検索条件入力部と、
前記特定の位置の段差の段差量を前記段差量データベースから検索するデータ検索部と、
前記検索の結果である前記時系列の段差量を可視化するデータ提示部とを備える
ことを特徴とする路面測定システム。
【請求項７】
請求項２に記載の路面測定システムであって、
前記車両の走行速度による前記第一測定情報及び前記第二測定情報への影響を補正する速度補正部を備え、
前記速度補正部において、前記第一測定情報及び前記第二測定情報が取得された時の前記車両の走行速度を取得し、前記第一測定情報及び前記第二測定情報を、前記車両が前記事前学習情報の基準となる走行速度で測定した場合に予測される測定情報に補正する
ことを特徴とする路面測定システム。
【請求項８】
路面の測定を行う車両と、情報処理装置とを備え、
前記情報処理装置は、
前記車両の走行時における前記路面に対する鉛直加速度情報を取得する加速度情報取得部と、
前記鉛直加速度情報に基づいて、前記路面の段差量を推定する段差量算出部とを備え、
前記加速度情報取得部は、
前記車両の中心より左に設けられた第一センサからの第一の鉛直加速度情報と、前記車両の中心より右に設けられた第二センサからの第二の鉛直加速度情報とを取得し、
前記段差量算出部は、
前記第一測定情報と、前記第二測定情報とを比較し、前記路面の段差が、前記車両の両方のタイヤ通過位置に段差が存在する両タイヤ段差パターンか、前記車両の左右いずれか片方のタイヤ通過位置にのみ段差が存在する左右の片タイヤ段差パターンであるかを特定する特定部と、
前記段差パターンの特定と補正に必要な情報を事前学習情報として記録した事前学習データベースと、
前記特定部が特定した前記段差のパターンに応じて、前記第一測定情報及び前記第二測定情報を前記事前学習情報に基づいて補正した補正加速度情報を出力する補正部と、
前記補正加速度情報を用いて前記路面の段差量を推定する段差推定部とを有する
ことを特徴とする路面測定システム。
【請求項９】
請求項８に記載の路面測定システムであって、
前記事前学習情報は、予め、前記段差パターンの各々に関して、既知である同一段差量の段差を学習用の前記車両で乗越えたときの前記第一測定情報と前記第二測定情報の値と、前記各段差パターンにおける前記第一測定情報と前記第二測定情報の比（α）を、事前学習データベースに記録したものであり、
前記特定部において、測定対象である前記路面を測定用の前記車両で走行したときの前記第一測定情報と前記第二測定情報の比（ε）を算出し、前記事前学習情報として記録された前記各段差パターンの中で最も前記比（ε）に近い前記比（α）を検索し、前記測定対象路面の前記段差のパターンを特定する
ことを特徴とする路面測定システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の路面測定システムであって、
前記車両の走行速度による前記第一測定情報及び前記第二測定情報への影響を補正する速度補正部を備え、
前記速度補正部において、前記第一測定情報及び前記第二測定情報が取得された時の前記車両の走行速度を取得し、前記第一測定情報及び前記第二測定情報を、前記車両が前記事前学習情報の基準となる走行速度で測定した場合に予測される測定情報に補正する
ことを特徴とする路面測定システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の路面測定システムであって、
前記第一センサが、前記車両の中心線より左、かつ前方に設置され、前記第二センサが、前記車両の中心線より右、かつ後方に設置され、
前記車両の進行方向に沿った前記第一センサと前記第二センサ間の距離を（Ｄ）とし、
前記車両が前記進行方向に存在する前記タイヤ段差を乗越えた時に測定した前記第一測定情報と前記第二測定情報に夫々含まれるピーク値の時差を（ｄＴ）とした時、
前記距離（Ｄ）を前記時差（ｄＴ）で除算した結果を前記車両の走行速度として使用し、前記速度補正部で、前記走行速度に応じて前記第一測定情報と前記第二測定情報を補正する
ことを特徴とする路面測定システム。
【請求項１２】
請求項８に記載の路面測定システムであって、
前記第一センサ及び前記第二センサは、各々、加速度を検出するセンサ、ＧＰＳ及び通信機能を備えた携帯端末であり、前記各携帯端末が前記車両のダッシュボード上にクレイドルにより固定されたものである
ことを特徴とする路面測定システム。
【請求項１３】
路面測定システムによる路面測定方法であって、
前記路面測定システムは、路面の測定を行う車両と、情報処理装置とを備え、
前記車両の走行時における前記路面に対する鉛直加速度情報として、
前記車両の中心より左側において前記車両の走行時における路面に対する上下方向の加速度を測定した第一測定情報と、前記車両の中心より右側において前記車両の走行時における前記路面に対する上下方向の加速度を測定した第二測定情報とを取得し、
前記情報処理装置において、
前記第一測定情報と前記第二測定情報とを比較し、前記路面の段差が、前記車両の両方のタイヤ通過位置に段差が存在する両タイヤ段差パターンか、前記車両の左右いずれか片方のタイヤ通過位置にのみ段差が存在する左右の片タイヤ段差パターンであるかを特定し、
特定された前記段差のパターンに応じて、前記第一測定情報もしくは前記第二測定情報を補正した補正加速度情報を出力し、
前記補正加速度情報を用いて前記第一測定情報もしくは前記第二測定情報を補正し、前記路面の段差量を推定する
ことを特徴とする路面測定方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の路面測定方法であって、
前記段差パターンの特定と補正に必要な情報を事前学習情報として記録した事前学習データベースを備えており、
前記事前学習情報は、
前記段差パターンの各々に関して、事前学習により、既知である同一段差量の段差を前記車両で乗越えたときの前記第一測定情報と前記第二測定情報と、前記各段差パターンのそれぞれの前記第一測定情報と前記第二測定情報の比（α）の情報を含んでおり、
測定対象である前記路面を前記車両で走行したときの前記第一測定情報と前記第二測定情報の比（ε）を算出し、前記事前学習情報として記録された前記各段差パターンの中で最も前記比（ε）に近い前記比（α）を検索し、前記測定対象路面の前記段差パターンを特定し、
前記事前学習情報に基づいて前記補正加速度情報を出力する
ことを特徴とする路面測定方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の路面測定方法であって、
第一の車両により得られた前記事前学習情報を、前記事前学習データベースから取得し、
第二の車両で前記道路を走行して、測定対象路面の前記第一測定情報と前記第二測定情報を取得し、
前記第二の車両で測定された前記第一測定情報と前記第二測定情報)の比（ε）から、前記事前学習データベースの前記比（α）の情報を参照して、前記測定対象路面に存在する前記段差のパターンを推定し、
推定された前記段差パターンに応じて、前記第二の車両で測定された前記第一測定情報と第二測定情報を補正して、前記補正加速度情報を算出し、
前記補正加速度情報を用いて前記測定対象路面の前記段差量を推定し、該段差量を段差量情報として、段差量データベースに記録する
ことを特徴とする路面測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路を維持管理するための路面の点検技術に係り、特に、加速度センサを用いた路面測定システム及び路面測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
路面測定システムは、定期的に道路の路面の段差量（凹凸量）を測定し、段差量を可視化するシステムである。路面測定システムの利用者としては、道路管理者がある。道路管理者は、特定道路の段差量を閲覧し、段差量の時間変化を把握し、路面の段差量に基づいて、路面の修繕要否を判断する。
【０００３】
路面の段差量の測定方法としては、主に２種類の方法が知られている。一つの測定方法として、高価なレーザプロファイラを搭載した路面性状測定車で走行し、路面性状測定車の左右いずれかのタイヤ（例えば、左タイヤ）が通過した路面の段差量を測定する方法がある。尚、車両の位置計測は、車両に搭載した高精度ＧＰＳデバイスや距離計を使用して測定する。レーザプロファイラを用いた段差量の測定手法の課題は、測定コストが高いため、測定頻度が少なくなることである。例えば、数年に一度しか路面の段差量を測定できないため、路面状態を月単位で把握することは困難になるという問題がある。
【０００４】
別の測定方法としては、加速度センサを搭載した車で路面上を走行する。そして、加速度センサで計測した車両の鉛直加速度に基づき、左右いずれかのタイヤ（例えば、左タイヤ）が通過した路面の段差量を測定する手法がある。加速度センサを用いた段差量の測定手法は、安価な加速度センサとＧＰＳデバイスを使用するため、測定コストを低くすることが可能である。但し、加速度センサを用いた段差量の測定誤差は、レーザプロファイラを用いた段差量の測定誤差より大きい。
【０００５】
加速度センサを用いて路面の段差量を測定する従来技術として、特許文献１に開示された路面凹凸評価装置がある。この路面凹凸評価装置は、車載の加速度センサで計測された車両の垂直方向加速度を車速に基づいて補正し、補正された加速度の標準偏差から路面の凹凸評価を行う機能を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−０７９８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
路面の段差は、片方のタイヤの通過する路面上にのみ段差（以降、片タイヤ段差という）が存在するケースと、両方のタイヤの通過する路面上に前記段差（以降、両タイヤ段差という）が存在するケースがある。また、加速度センサを用いた路面測定システムで段差通過時に計測された加速度は、片タイヤ段差と両タイヤ段差の種別（以降、段差パターンという）に依存する。したがって、両タイヤ段差と片タイヤ段差が混在する路面において、片タイヤ段差と両タイヤ段差のどちらに起因した加速度であるか区別しなければ、正確な段差量を推定することは困難となる場合がある。
【０００８】
両タイヤ段差の具体例としては、道路橋の伸縮継ぎ手部のように路面を横断して存在する構造物による段差がある。片タイヤ段差の具体例としては、ポットホールやパッチングのように路面の片側に部分的に存在する構造物による段差がある。
【０００９】
特許文献１に開示された路面凹凸評価装置では、路面の段差パターンについての配慮はなされていない。
【００１０】
以上を鑑み、本発明の主な目的は、加速度センサを用いた路面測定に関して、両タイヤ段差と片タイヤ段差が混在する路面であっても、段差量を適切に推定できる技術を提供する事である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。  
本発明の路面測定システムは、車両の中心より左側における前記車両の路面に対する上下方向の加速度を測定した第一測定情報と、前記車両の中心より右側における前記車両の前記路面に対する上下方向の加速度を測定した第二測定情報とを取得する加速度情報取得部と、前記第一測定情報と、前記第二測定情報とを比較し、前記路面の段差が、前記車両の両方のタイヤ通過位置に段差が存在する両タイヤ段差パターンか、前記車両の左右いずれか片方のタイヤ通過位置にのみ段差が存在する左右の片タイヤ段差パターンであるかを特定する特定部と、前記特定部が特定した前記段差のパターンに応じて、前記第一測定情報もしくは前記第二測定情報を補正した補正加速度情報を出力する補正部と、前記補正加速度情報を用いて前記路面の段差量を推定する段差推定部とを有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、車載の加速度センサを用いた路面測定に関して、段差パターンの混在した路面であっても段差パターンに応じた段差量の推定が可能となり、路面の正確な段差量を推定できる技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１に係る、路面測定システムの全体構成を示す図である。
【図２】実施例１における、車両内の機器配置例を示す図である。
【図３Ａ】実施例１における、第一センサ２００の一例を示す図である。
【図３Ｂ】実施例１における、第一センサ２００の他の例を示す図である。
【図４】実施例１における、路面の段差量推定処理の全体フローである。
【図５Ａ】実施例１における、標準の段差パターンの説明図である。
【図５Ｂ】実施例１における、段差パターンと測定情報の関係の一例を示す図である。
【図６】実施例１における、事前学習情報のデータフォーマット例である。
【図７】実施例１における、段差パターン特定結果の一例を示す図である。
【図８Ａ】実施例１における、第一測定情報および第二測定情報の補正係数の一例を示す図である。
【図８Ｂ】実施例１における、補正加速度情報の一例を示す図である。
【図９】実施例１における、加速度と段差の関係の一例を示す図である。
【図１０Ａ】段差パターン推定による補正をしない場合の、段差量推定結果の一例を示す図である。
【図１０Ｂ】実施例１における、段差パターン推定による補正をした段差量推定結果の一例である。
【図１１】本発明の実施例２に係る、路面の段差量を検索および提示するシステムの構成図である。
【図１２Ａ】段差パターンの相違を考慮した場合の、段差量の例を示す図である。
【図１２Ｂ】段差パターンの相違を考慮しない場合の、段差量の例を示す図である。
【図１２Ｃ】実施例２に係る、段差量の可視化例である。
【図１３】本発明の実施例３に係る、路面測定システムの構成図である。
【図１４】本発明の実施例４における、車内機器配置の構成図である。
【図１５Ａ】実施例４における、両タイヤ段差時の速度補正部の説明図である。
【図１５Ｂ】実施例４における、片タイヤ段差時の速度補正部の説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【実施例１】
【００１５】
以下、本発明の実施例１について、図１−図１０Ｂを参照しながら説明する。  
図１は、本発明の実施例１に係る、路面測定システム１０００の構成を示す図である。路面測定システム１０００は、計測を行う車両１００の車内に設置された第一センサ２００、第二センサ２１０、及びＧＰＳデバイス２２０と、データセンタ３００内に設置された情報処理装置（ＰＣ）４００を備える。ＰＣ４００は、ネットワークを介して接続された複数のコンピュータで構成されていても良い。第一センサ２００と第二センサ２１０は、車両１００の左右両輪付近における路面に対する鉛直（上下方向）加速度を測定し、第一測定情報１０、第二測定情報２０としてデータセンタ３００内のＰＣ４００に送信する。ＧＰＳデバイス２２０は、車両１００の緯度と経度を計測し、位置情報３０としてデータセンタ３００内のＰＣ４００に送信する。なお、第一測定情報１０、第二測定情報２０、及び位置情報３０は、各々、時刻の情報が含まれた時系列の情報である。これらの情報は、信号送信部２０４を介して、データセンタ３００内のＰＣ４００に送信される。
【００１６】
データセンタ３００内の情報処理装置（ＰＣ）４００は、例えば、ネットワークI／F、中央処理装置、入力装置、記憶装置、データベース、表示装置などを有する汎用のコンピュータで構成されている。中央処理装置は、マイクロプロセッサを主体に構成され、記憶装置に格納されているプログラムをコンピュータにおいて実行することにより、以下のような、段差量算出部としての各機能が実現される。情報処理装置（ＰＣ）４００において、信号受信部４０１は、車両１００から第一測定情報１０と第二測定情報２０と位置情報３０を受信し、測定情報（１０，２０，３０）として測定情報記録メモリ４１０に記録する。
【００１７】
なお、車両１００から情報処理装置４００への情報（１０−３０）の伝達手段としては、信号送信部２０４からネットワークを介して送信するのに代えて、車両１００で得られたデータをＳＤメモリーカードやＵＳＢメモリ等の可搬メモリを使用し通信インタフェースを介して測定情報記録メモリ４１０へ移すようにしても良い。
【００１８】
事前学習部４０７は、路面の段差パターンの特定や測定情報の補正に使用する事前学習情報４０を生成し、事前学習データベース（ＤＢ）４０３に記録させる。特定部４０２は、位置情報３０と紐付いた第一測定情報と第二測定情報を事前学習情報４０と比較し、両方のタイヤの通過位置に段差が存在する段差パターンか、片方のタイヤの通過位置にのみ段差が存在する段差パターンであるかを特定する段差パターン情報５０を生成する。補正部４０４は、事前学習情報４０と、特定部４０２が特定した段差パターン情報５０に応じて、測定情報（１０，２０，３０）を補正した補正加速度情報６０を出力する。段差推定部４０５は、補正加速度情報６０に基づいて路面の段差量を推定し、これに道路情報データベース（ＤＢ）４０８の道路情報及びデータセンタユーザＩＦ４０９から与えられる情報を付加して段差量情報７０として出力する。段差推定部４０５から出力された段差量情報７０は、段差量データベース（ＤＢ）４０６に記録される。例えば、段差量の情報に、測定時刻の情報、位置情報３０と、道路情報データベースから取得される道路の区間ＩＤ、参照点情報とが紐付けされて、段差量情報７０が生成される。
【００１９】
図２に、車両１００の車内における機器の配置例を示す。第一センサ２００と第二センサ２１０は、図２に示すように、車両１００の中心線１０１を挟んで左右に互いに離間して、設置される。望ましくは、左右対称の位置に設置される。すなわち、第一センサ２００は、車両１００の中心線１０１より左側の、前輪の左タイヤに近い位置に設けられ、第二センサは、車両１００の中心線１０１より右側の、前輪の右タイヤに近い位置に設けられる。第一センサ２００と第二センサ２１０は、後輪の左右のタイヤに近い位置に離間して設けられても良い。尚、ＧＰＳデバイス２２０は、車内のいずれの場所に設置しても良い。例えば、第一センサ２００と第二センサ２１０とＧＰＳデバイス２２０を、ダッシュボード上に設置してもよい。
【００２０】
図３Ａは、第一センサ２００の構成図である。第一センサ２００の機能としては、制御部２０１が、加速度センサ２０２で車両の鉛直振動を測定し、第一測定情報１０としてメモリ２０３に記憶する。また、制御部２０１は、信号送信部２０４を介して、メモリ２０３に記憶した第一測定情報１０をデータセンタ３００内のＰＣ４００に送信する。また、第二センサ２１０の構成は、第一センサ２００と同じである。メモリ２０３を可搬タイプのメモリとし、信号送信部２０４を省略しても良い。
【００２１】
なお、第一センサ２００、第二センサ２１０及びＧＰＳデバイス２２０としては、例えば、加速度センサ内蔵の携帯端末２５０を使用しても良い。なお、一対の携帯端末２５０を使用する場合、いずれか一方の携帯端末のＧＰＳの出力を位置情報として利用すればよい。図３Ｂに、加速度センサ内蔵のスマートフォンの構成例を示す。図３Ｂに、加速度センサ内蔵のスマートフォンの構成例を示す。  
図３Ｂにおいて、携帯端末２５０は、ディスプレーやタッチパネル等の入出力部２５１、インタフェース２５２、メモリ２５３、通信部２５４、ＧＰＳ２６１、アプリＣＰＵ２６２、補助プロセッサ２６３等を有する。補助プロセッサ２６３は、加速度センサ２６４や地磁気センサ２６５の検出値をアプリＣＰＵ２６２へ受け渡す。通信部２５４は、携帯電話通信機能等の各種通信機能を司るＣＰＵを備えている。携帯端末２５０は、この他に、画像信号処理を司るプロセッサや音声信号処理を司るプロセッサも備えている。加速度センサ２６４は、携帯端末２５０自体の例えば、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の３軸の加速度を検出するセンサである。地磁気センサ２６５は、例えば、携帯端末２５０の方位を検出するセンサである。メモリ２５３には、各種のアプリケーションプログラムや情報が記録・保持される。加速度センサ２６４によるｚ軸方向の加速度情報が、加速度等測定用のアプリケーションプログラムなどにより処理されて、第一測定情報１０、第二測定情報２０となり、ＧＰＳの出力情報が位置情報３０となる。  
このような携帯端末２５０を、その１つの軸方向が車両の鉛直方向となるようにして、例えば、スタンド型のクレイドルにより、車両のダッシュボード上の左右両脇部に固定して使用する。
【００２２】
図４に、本発明の実施例１における、路面の段差量推定処理の全体フローを示す。  
まず、専用のテストコースなどで、各種の車両により標準の段差パターンによる事前学習を行う。最初に、事前学習のためのキャリブレーションを行う（Ｓ１）。例えば、測定する車両(第一の車両)の車種に応じた測定条件の設定や、センサの種類に応じた取り付け位置の調整などを行う。次に、第一の車両で専用コースを走行し、標準の段差パターン別の乗越えを行い、第一測定情報(標準)と第二測定情報(標準)を取得する（Ｓ２）。すなわち、車両１００が、基準となる走行速度で、予め設定された様々な標準の段差パターンを乗越えて走行した時の第一測定情報(標準)１０と第二測定情報(標準)２０を複数の車種に関して取得する。各段差パターンの段差量は同一（例えば、１５ｍｍ）であり、車両の走行速度は一定(例えば、２０ｋｍ／ｈ)とする。
【００２３】
なお、本発明において、走行速度一定とは、段差パターンの識別が可能な範囲での「実質的に一定の走行速度」を意味する。例えば、３０ｋｍ／ｈ±５ｋｍ／ｈの範囲で車両が走行する状態を、「走行速度一定」とみなす。車両の走行速度が「一定の走行速度」に対して許容範囲を超えた区間のデータは、段差判定の対象から除外される。
【００２４】
図５Ａに示すように、標準の段差パターンは、計測を行う車両１００の左タイヤの通過位置にのみ段差があるパターン（左タイヤ段差５００）と、車両１００の左タイヤと右タイヤの両通過位置に段差があるパターン（両タイヤ段差５０１）と、車両１００の右タイヤの通過位置にのみ段差があるパターン（右タイヤ段差５０２）の３種類とする。両タイヤ段差には、左右のタイヤ段差が同じ両タイヤ段差（同）５０１の他に、左右のタイヤ段差が異なる両タイヤ段差（異）５０３もある。なお、本発明では、車両１００の中心線（Ｏ−Ｏ）の左右の段差を識別する必要があるので、計測を行う車両１００は、四輪車若しくは三輪車が望ましい。換言すると、上記標準の段差パターンに該当しない、例えば、タイヤの幅を超えた、車両１００の中心線付近にのみ存在する段差の有無の測定については、他の公知の技術を利用するものとする。
【００２５】
図５Ｂに、車両１００が基準となる走行速度で各段差パターンを乗越えたときの、鉛直方向の加速度（ｍ／ｓ２）である、第一測定情報(標準)１０と、第二測定情報(標準)２０の一例を示す。時刻Ｔ１で左タイヤ段差を乗越えたときは、第一測定情報１０すなわち左側の加速度が大きく、これに対して第二測定情報２０の値は約１／２となっている。時刻Ｔ２で両タイヤ段差（同）を乗越えたときは、第一測定情報１０と第二測定情報２０の値がほぼ等しく、時刻Ｔ３で右タイヤ段差を乗越えたときは、第二測定情報２０すなわち右側の加速度が左側の加速度の約２倍になっている。なお、図５Ｂの特性は、第一センサ２００と第二センサ２１０が車両１００の中心線に対して左右同じ条件で設置されている場合である。実際には、例えば非平坦なダッシュボードのように、左右のセンサに対して全く同じ設置条件を確保するのが困難な場合もある。そのため、車種ごとに、左右のセンサ設置条件とそれにより測定した第一、第二の測定情報の特性との関係を予め学習しておくのが望ましい。
【００２６】
次に、車種毎に、段差パターン毎の、第一測定情報(標準)１０と第二測定情報(標準)２０の比αを算出する（図４のＳ３）。すなわち、事前学習部４０７は車種毎に、車両１００が標準の様々な段差パターンを乗越えたときの第一測定情報(標準)１０と第二測定情報(標準)２０の比を算出し、第一測定情報１０および第二測定情報２０を、段差パターンと紐付けた事前学習情報４０を生成する。そして、事前学習部４０７が、事前学習情報４０を事前学習ＤＢ４０３に記憶させる（図４のＳ４）。事前学習部４０７は、少なくとも１つの車種についての事前学習情報４０を保持しているものとする。
【００２７】
図６に、事前学習情報４０のデータフォーマットの一例を示す。図６に示すように、測定条件毎（計測車両の車種、車両の走行速度、左右のセンサ設置条件等）、段差パターン毎に、第一測定情報１０、第二測定情報２０、及び、第一測定情報と第二測定情報の比αを記録する。なお、実験によれば、段差量と鉛直方向の加速度は、ほぼ比例する関係にあるので、データフォーマットに代えて、事前学習情報４０を、関数を用いて表現しても良い。
【００２８】
加速度、すなわち第一測定情報１０や第二測定情報２０の値が所定の測定閾値未満、例えば、加速度が０．１（ｍ／ｓ２）未満の場合は、段差無として、事前学習情報４０には記録しない。
【００２９】
なお、事前学習情報４０において、左タイヤ段差と両タイヤ段差（左高）では、比αが共に１／２となっており、比αのみでは、左タイヤ段差と両タイヤ段差（左高）の判別が出来ない。そこで、左タイヤ段差と両タイヤ段差（左高）とを識別するために、比αに加えて、第一、第二測定情報の値に対する段差判別用の閾値を設定する。図６の例では、両タイヤ段差（左高）の第一、第二測定情報の値（絶対値）が共に、左タイヤ段差の第一、第二測定情報の値（絶対値）よりも大きい。この例では、例えば、段差判別用の閾値に１．５を設定することにより、左タイヤ段差又は右タイヤ段差と両タイヤ段差（左高、又は右高）、換言すると、片タイヤ段差と両タイヤ段差、を判別することが出来る。
【００３０】
次に、実際の道路を計測車両（第二の車両）で車線毎に走行して、路面測定を行う。まず、路面測定のためのキャリブレーションを行う（図４のＳ５）。例えば、計測車両の車種が事前学習時と同じか異なるか、走行速度が事前学習時と同じか異なるか等、測定条件の相違に応じた各種の設定や、センサの取り付け位置の調整などを行う。
【００３１】
そして、車両１００が、段差量を測定する対象となる車線毎に路面（以降、測定対象路面という）を走行する。すなわち、第二の車両１００で測定対象となる道路区間の路面を走行し、第一測定情報(実測)と第二測定情報(実測)及び道路の位置情報のセットを、路面測定情報として取得・記録する（図４のＳ６）。第一の車両と第二の車両は同じ車両であっても良く、異なる車両であっても良い。また、第二の車両は、道路管理者の保有する車両でなくても良い。例えば、運輸業者に委託してその保有する複数の車両を第二の車両とし、多くの実測データを収集できるようにしても良い。
【００３２】
さらに、路面測定情報から、測定閾値を超える第一測定情報(実測)又は第二測定情報(実測)を含むセットを抽出する（図４のＳ７）。そして、特定部４０２が、第一測定情報(実測)と第二測定情報(実測)の比（ε）及び段差判別用の閾値から、事前学習情報４０を参照して、前記測定対象路面に存在する段差パターンを推定する（図４のＳ８）。
【００３３】
段差パターンの推定方法としては、まず、第一測定情報１０と第二測定情報２０を段差判別用の閾値と比較して、片タイヤ段差か両タイヤ段差かを判別する。次に、第一測定情報１０と第二測定情報２０の比（ε）を計算する。そして、前記εの値に最も近いα（第一測定情報１０と第二測定情報２０の比）の段差パターンを、測定対象路面の段差パターンとして特定する。なお、以下では、閾値による段差判別の説明は省略する。
【００３４】
例えば、図７に示すように、段差量が同じでかつ異なる段差パターンの測定対象路面を一定速度で走行した場合、緯度ｘ１,経度ｙ１で測定された第一測定情報１０が２[ｍ/Ｓ2]であり、第二測定情報２０が２[ｍ/Ｓ2]である。よって、ε＝１となる。したがって、図６に示す事前学習情報４０の段差パターン毎について第一測定情報１０と第二測定情報２０の比（α）の中で最もεと近いαの段差パターンは、両タイヤ段差となる。
【００３５】
次に、推定された段差パターンに応じて、第一測定情報(実測)と第二測定情報(実測)を補正し、補正加速度情報６０を算出する（図４のＳ９）。
【００３６】
上記の例では、特定部４０２が、測定対象路面の段差パターンを両タイヤ段差と特定し、段差パターン情報５０として補正部４０４に入力する。そして、補正部４０４は、段差パターン情報５０に応じて、第一測定情報１０と第二測定情報２０を補正した補正加速度情報６０を出力する。
【００３７】
第一測定情報１０と第二測定情報２０の補正方法を、図８Ａに示す。まず、事前学習情報４０に基づいて、補正係数（β）を計算する。具体的には、左タイヤ段差と特定した段差乗越え時の第一測定情報の補正係数β1は、１とする。両タイヤ段差と特定した段差乗越え時の第一測定情報の補正係数β1は、事前学習で左タイヤ段差乗越え時の第一測定情報（図７中のＡＬ１）を両タイヤ段差乗越え時の第一測定情報（図７中のＡＤ１）で割った値(ＡＬ＝１かつＡＤ１＝２の場合、β1＝０．５)とする。右タイヤ段差と特定した段差乗越え時の第一測定情報の補正係数β1は、０とする。同様に、第二測定情報の補正係数β２は、図８Ａに示す値とする。
【００３８】
次に、段差パターン情報５０に応じて、測定対象路面の第一測定情報１０と第二測定情報２０を補正係数β１とβ２で補正する。具体的には、第一測定情報１０に対して、対応する段差パターンの補正係数β１を乗じた値を第一測定情報１０の補正加速度情報６０とする。同様に、第二測定情報２０に対して、対応する段差パターンの補正係数β２を乗じた値を第二測定情報２０の補正加速度情報６０とする。  
補正加速度情報６０の一例を図８Ｂに示す。図８Ｂに示すように、両タイヤ段差の乗越え時に測定された第一測定情報２[ｍ/Ｓ2]は、１[ｍ/Ｓ2]に補正される。
【００３９】
そして、段差推定部４０５は、補正加速度情報６０を用いて段差量を推定し、道路の位置情報等と共に、前記段差量を段差量情報７０として、段差量データベース（ＤＢ）に記録する。（図４のＳ１０）  
段差量の推定方法としては、補正加速度情報６０を入力として、所定の変換式で計算する。  
図９に、所定の変換式、すなわち、補正加速度情報と段差の関係の一例を示す。この例では、次式（１）のようになっている。  
段差量（ｍｍ）＝Ｎ×補正加速度情報＋Ｍ      （１）
ただし、Ｎは定数、Ｍは所定値(オフセット値)
すなわち、段差量は、補正加速度情報６０に係数Ｎを乗じた値とする。係数Ｎは、例えば、左タイヤ段差の段差量１５[ｍｍ]を乗越えた場合の第一測定情報が１[ｍ/Ｓ2]となることが事前に分かっている場合、Ｎ＝１５に設定する。
【００４０】
以上、一連のステップにより、加速度センサを用いた路面測定システムに関して、段差パターンを考慮して鉛直加速度から、誤差の少ない段差量を推定することが可能となる。
【００４１】
例えば、図１０Ａに示すように、段差量１５ｍｍで異なる段差パターンが混在する路面を測定した場合、段差パターンを考慮せずに、加速度から段差量を推定した結果は、第一測定情報および第二測定情報に対して係数γ(＝１５)を乗じた値とする。この場合、段差量の推定誤差が、最大１５ｍｍとなっている。例えば、位置情報（ｘ１，ｙ１）における左右のタイヤ通過位置の推定段差量３０ｍｍは、実際の段差量よりも共に１５ｍｍ大きい値として推定され、位置情報（ｘ２，ｙ２）における右タイヤ通過位置の推定段差量７．５ｍｍは、実際の段差量よりも７．５ｍｍ小さな値として推定され、位置情報（ｘ３，ｙ３）における左タイヤ通過位置の推定段差量７．５ｍｍは、実際の段差量よりも７．５ｍｍ小さな値として推定されている。さらに、位置情報（ｘ４，ｙ４）における左右のタイヤ通過位置の推定段差量７．５ｍｍ、１５ｍｍは、実際の段差量よりも共に７．５ｍｍ大きい値として推定されている。
【００４２】
一方、本実施例に基づき、段差パターン推定による補正をした場合、図１０Ｂに示すように、段差量の推定誤差が０ｍｍとなっている。例えば、位置情報（ｘ１，ｙ１）における左右のタイヤ通過位置の推定段差量１５ｍｍは、実際の段差量に等しい値に推定されている。同様に、位置情報（ｘ２，ｙ２）、位置情報（ｘ３，ｙ３）及び位置情報（ｘ４，ｙ４）における左右の各タイヤ通過位置の推定段差量は、実際の段差量に等しい値に推定されている。したがって、異なる段差パターンが混在する路面の段差量を推定する場合、段差パターンを考慮して鉛直加速度から段差量を推定する事により、段差量の推定誤差を低減可能となる。
【実施例２】
【００４３】
本発明の実施例２について、図１１、図１２Ａ−１２Ｃを参照しながら説明する。  
本実施例は、実施例１の路面測定システムに関して、道路管理者が特定の路面の段差量を把握するため、特定の路面の段差量を検索および提示する機能を追加している。すなわち、図１１に示すように、データセンタのユーザインタフェース４０９は、検索条件入力部６０１とデータ検索部６０２とデータ提示部６０４を備えている。データセンタのユーザインタフェース４０９は、段差量ＤＢ４０６から段差量情報７０を取得し、道路情報ＤＢ４０８から取得した道路情報と共に、道路管理者７００に提示する。
【００４４】
道路管理者７００が特定の路面の段差量を把握するため、検索条件入力部６０１に対して特定の路面の位置情報３０（例えば、緯度および経度情報）や道路の区間ＩＤを入力する。検索条件入力部６０１は、データ検索部６０２に対して、位置情報３０を出力する。データ検索部６０２は、実施例１の路面測定システム１０００における段差量ＤＢ４０６から前記位置情報３０と一致する時系列の段差量情報７０を取得し、出力する。データ提示部６０４は、時系列の段差量情報７０を、道路情報ＤＢ４０８から取得した道路情報と共に可視化する。
【００４５】
段差量の可視化の例を図１２Ａに示す。図１２Ａに示すように、路面測定システム１０００は、左タイヤ通過位置と右タイヤ通過位置の２箇所の段差量を推定可能である。そこで、車両１００で測定対象となる路面を走行して測定した前記２箇所の段差量に関して、測定日毎に段差量をプロットしたグラフをユーザインタフェースのデータ提示部６０４に提示する。また、修繕の目安となる段差量も同時に画面上に提示することで、道路管理者７００は、段差量が修繕目安となる修繕用の閾値に基づいて、特定路面の修繕要否判断の検討が可能となる。
【００４６】
なお、図１２Ｂは、比較のために示した図であり、図１０Ａで説明した、段差パターン推定による補正をしない場合の、段差量推定結果に対応したものを示している。段差パターン推定による補正を行わないと、路面段差量が実際の段差量よりもかなり大きく推定される場合があり、道路管理者に誤った情報を提供する結果となる。
【００４７】
図１２Ｃは、図１２Ａの例にさらに、道路情報データベース４０８から取得される道路の路線情報を付加して表示した例である。検索条件に応えて、このような表示を付加して表示することにより、道路管理者は、特定の道路の路面に関し、修繕要否の判断やその位置の把握が容易になる。
【００４８】
このような、段差量の可視化により、道路管理者７００は、特定の路線の路面の段差量を閲覧し、段差量の時間変化を把握可能となる。したがって、道路管理者は、段差量が修繕目安となる修繕用の閾値に基づいて、特定路面の修繕要否判断を検討可能となる。
【実施例３】
【００４９】
実施例１および実施例２に関して、測定車両が様々な走行速度で走行する場合においては、車両１００の走行速度に応じて第一測定情報１０及び第二測定情報２０を補正する必要がある。図１３に、本実施例による路面測定システム１００１を示す。本実施例の路面測定システム１００１は、実施例１の路面測定システム１０００における情報処理装置４００に対して、速度補正部４１５が追加されている。
【００５０】
速度補正部４１５は、ＧＰＳデバイスの時系列の位置情報３０（緯度及び経度情報）から測定車両の移動距離を計算する。具体的には、時系列の時刻ｔ１と時刻ｔ２にて測定された緯度と経度から、時刻ｔ１とｔ２の間に車両が移動した距離を計算する。そして、測定車両１００の走行速度は、この車両の移動距離をｔ１とｔ２の時差Δｔで割った値とする。そして、予め各種の実験データで得られた段差量と走行速度と鉛直加速度の関係に基づく所定の変換式を使って、基準となる走行速度（例えば６０ｋｍ／ｈ）で測定した場合に予測される第一測定情報および第二測定情報を計算して、測定された第一測定情報１０及び第二測定情報２０を各々予測した値に補正する。
【００５１】
例えば、第一測定情報又は第二測定情報（加速度）をＡ、車両速度をｖ、変換後の測定情報（変換加速度）をＺ、ｃ及びｙを各々定数とすると、Ｚは次式（２）で求められる。
Ｚ＝ｖ×ｃ×Ａ＋ｙ    （２）
このようにして速度補正された変換後の測定情報（変換加速度）が、測定情報記録メモリ４２０に記録される。以降の処理は、第一測定情報１０及び第二測定情報２０の代わりに、速度補正済の測定情報を使用する点を除いて、実施例１や実施例２と同じなので、説明を省略する。なお、車両の走行速度の情報として、車載の速度センサ等の出力を利用しても良い。
【００５２】
本実施例によれば、測定車両が様々な走行速度で走行する場合であっても、速度補正を行うことで、段差パターンを考慮した補正加速度情報から段差量を少ない誤差で推定可能になる。
【実施例４】
【００５３】
本発明の実施例４について、図１４、図１５Ａ、１５Ｂを参照しながら説明する。実施例３で取得可能な車両の速度の精度は、ＧＰＳデバイス２２０の測位誤差に依存する。したがって、ＧＰＳデバイス２２０の測位誤差が大きい場合、車両の速度が不正確となる可能性がある。
【００５４】
そこで、より正確な車両の走行速度を計算するため、本実施例においては、図１４に示すように、第一センサ２００は、車両１００の中心線１０１より左に設け、かつ車内前方（例えば、ダッシュボード位置）に設置する。また、第二センサ２１０は、車両１００の中心線１０１より右に設け、かつ車内後方（例えば、後部座席位置）に設置する。尚、第一センサ２００と第二センサ２１０の車両進行方向に対するセンサ間距離（図１４中のＤ）は、既知とする。また、第一センサ２００と第二センサ２０１の測定情報に含まれる時刻は、同期していることとする。
【００５５】
両タイヤ段差の場合、図１５Ａに示すように、速度補正部４１５は、左前輪の段差乗越え時の第一測定情報１０と右後輪の段差乗越え時の第二測定情報２０を比較して、各センサで同一段差を乗越えた時に測定されるピーク値の時差ｄＴを計算する。そして、Ｄを時差ｄＴで除算した値を、車両速度として使用する。そして、予め各種の実験データで得られた段差量と車両速度と鉛直加速度の関係に基づく所定の変換式を使って、基準となる走行速度（例えば６０ｋｍ／ｈ）で測定した場合に予測される第一測定情報および第二測定情報を計算して、第一測定情報及び第二測定情報をこの予測される値に補正する。
【００５６】
左タイヤ段差の場合、図１５Ｂに示すように、速度補正部４１５は、左前輪の段差乗越え時の大きな第一測定情報１０と右後輪の段差乗越え時の小さな第二測定情報２０を比較して、各センサで同一段差を乗越えた時に測定されるピーク値の時差ｄＴを計算する。
【００５７】
このようにして速度補正された変換後の測定情報（変換加速度）として測定情報記録メモリに記録される。以降の処理は、第一測定情報１０及び第二測定情報２０の代わりに、速度補正済の測定情報を使用する点を除いて、実施例１や実施例２と同じなので、説明を省略する。
【００５８】
以上述べたように、本実施例によれば、ＧＰＳデバイス２２０の測位誤差が大きい場合であっても、正確な車両速度を取得可能となる。これにより、測定車両が様々な走行速度で走行する場合においても、各種の段差パターンを考慮した補正加速度情報により段差量を少ない誤差で推定可能になる。
【実施例５】
【００５９】
以上述べた各実施例では、いずれも、車両の中心線の左右に配置された第一センサと第二センサを採用しているが、これに代えて、１つの鉛直加速度センサと１つの傾斜センサとの組み合わせを採用しても良い。例えば、図３Ｂに示した携帯端末２５０をクレイドルにより車内に固定する。１つの携帯端末２５０は、１つの加速度センサと１つの地磁気センサ、及びＧＰＳを備えているので、これらの出力を用いて、例えば、車両の鉛直加速度（第一測定情報１０）と位置情報３０、及び車両の傾きの情報を得ることができ、これらの情報から、第二測定情報２０に相当する情報を算出することができる。以降の処理は、実施例１や実施例２と同じなので、説明を省略する。
【００６０】
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００６１】
１０・・・第一測定情報
２０・・・第二測定情報
３０・・・位置情報
４０・・・事前学習情報
５０・・・段差パターン情報
６０・・・補正加速度情報
７０・・・段差量情報
１００・・・車両
１０１・・・中心線
２００・・・第一センサ
２１０・・・第二センサ
２０１・・・制御部
２０２・・・加速度センサ
２０３・・・メモリ
２０４・・・信号送信部
２２０・・・ＧＰＳデバイス
２５０・・・携帯端末
３００・・・データセンタ
４００・・・情報処理装置（ＰＣ）
４０１・・・信号受信部
４０２・・・特定部
４０３・・・事前学習データベース（ＤＢ）
４０４・・・補正部
４０５・・・段差推定部
４０６・・・段差量データベース（ＤＢ）
４０７・・・事前学習部
４０８・・・道路情報データベース（ＤＢ）
４０９・・・データセンタのユーザＩＦ
４１０・・・測定情報記録メモリ
４１５・・・速度補正部
４２０・・・速度補正済測定情報記録メモリ
５００・・・左タイヤ段差
５０１・・・両タイヤ段差
５０２・・・右タイヤ段差
６０１・・・検索条件入力部
６０２・・・データ検索部
６０３・・・データ提示部
７００・・・道路管理者
１０００・・・路面測定システム。
【図１】
2017053777.tif 000003
【図２】
2017053777.tif 000004
【図３Ａ】
2017053777.tif 000005
【図３Ｂ】
2017053777.tif 000006
【図４】
2017053777.tif 000007
【図５Ａ】
2017053777.tif 000008
【図５Ｂ】
2017053777.tif 000009
【図６】
2017053777.tif 000010
【図７】
2017053777.tif 000011
【図８Ａ】
2017053777.tif 000012
【図８Ｂ】
2017053777.tif 000013
【図９】
2017053777.tif 000014
【図１０Ａ】
2017053777.tif 000015
【図１０Ｂ】
2017053777.tif 000016
【図１１】
2017053777.tif 000017
【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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