高度交通システムの研究

Size: px

Start display at page:

Download "高度交通システムの研究"

いとはたもん
4 years ago
Views:

1 高度交通システムと情報通信技術 2019/6/28 高取祐介 1

2 ITS( 高度交通システム ) I Intelligent( 高度知能化 ) T Transport( 輸送交通 ) S Systems( システム ) 情報通信技術を用いて人やモノの移動を高度化するためのシステムの総称交通問題の解決利便性向上が目的事故防止渋滞解消環境改善など 2

3 ITS の要素技術人や物が実世界で移動する人や物の位置を測定する技術が必要 ( ポジショニング技術 ) 自分の位置 / 自分以外の位置移動している人や物がお互いの情報を交換することでシステムの価値が高まる人や物の情報 ( 位置等 ) を交換するため無線通信ネットワーク技術が重要 3

4 位置測位 ( ポジショニング ) システム測位衛星 : GPS( 米 ) Galileo(EU) 準天頂衛星 ( 日 ) マーカ系位置特定 Wifi 系位置特定ダイナミックマップ 4

5 GPS(Grobal Positioning System) 30 個の GPS 衛星が地球に向けて GPS 信号を送信している地上の受信機は最低 4 個の GPS 衛星からの信号を受信すると自分の 3 次元位置と衛星の時計との時刻のずれを算出できる 5

6 GPS(Global Positioning System) 高層ビルが林立する場所や高架の下トンネルなどでは反射波や電波が届かず利用が困難となる 6

7 マーカ系位置特定地面に敷設されたマーカに情報を持たせその情報を読み込むことで自分の位置を特定する RFID(Radio Frequency IDentification ) 磁気マーカマルチモーダルマーカ 7

8 Wifi 系位置特定 Finger Printing 自分の端末が現在見える Wifi アクセスポイントの SSID やアクセスポイントから受信した信号の強度 (RSSI) などをもとにデータベースを参照して自位置の候補を探索するアクセスポイント情報位置情報データベースサーバ 8

9 ダイナミックマップ車両が取得した道路周辺環境情報をもとにデータベースに位置を参照し位置情報を得る周辺データ位置情報 9

10 ITS の無線通信 10

11 ITS の無線通信 DSRC p 無線 LAN(802.11a) と同様の通信方式比較的限られた領域 ( 数 100m 範囲 ) における通信アメリカ日本で採用決定 LTE/5G Cellular-V2X 携帯端末網を利用して車車路車歩車間通信を行う欧州中国はこちら側 11

12 車車間通信の問題点 : 普及率問題通信機器を持つ車両同士でしか通信できない得られる車両の情報は通信機器の普及率に比例するアプリケーション性能が普及率に依存する普及率 =60% の例 : 通信機器センサ搭載車両 : 通信機器センサ非搭載車両 12

13 障害物検出障害物検出用デバイス電波利用 : ミリ波レーダセンサ光 (active) 利用 : レーザレーダセンサ光 (passive) 利用 : イメージセンサ ( ステレオカメラ ) センサ利用アプリケーション ACC/FVCWS( 同一車線センサ利用 ) LCDAS( 側方車線センサ利用 ) 13

14 ミリ波レーダセンサ機能 : ミリ波を出射することで対象物から反射してきた電波を受信し, 伝搬時間やドップラー効果によって生じる周波数差などを基に, 対象物の位置や自車との相対速度を測定する検出距離は比較的長い (100m~) が検出角度は狭い (±10 度前後 ) 適用例 :ACC( オートクルーズコントロール ) FVCWS( 前方車両衝突警報システム ) など 14

15 レーザレーダセンサ機能 : パルス状に発光するレーザー照射に対する散乱光を測定し対象の距離を測定する検出範囲は広角天候 ( 雨や雪 ) や外乱 ( 光 ) の影響を受ける検出距離は構成にもよるが安価なものは検出距離が短い ( 数十メートル程度 ) 適用例 : 特性から前方車両検出のほか近距離の側方車両検出用に利用されることが多い車線検出などの例もある 15

16 イメージセンサ ( ステレオカメラ ) 機能 :2 台のカメラから取得した画像から視差情報を取得し対象物への距離を測定する検出範囲は広角検出距離は数十メートル程度視界不良時や逆光に弱い距離センサだけでなく画像認識によるアプリケーションも実現可能適用例 :ACC( オートクルーズコントロール ) FVCWS( 前方車両衝突警報システム ) をはじめ画像処理ベースの認識も可 ( 白線検出歩行者検出 ) 16

17 ミリ波レーダレーザレーダイメージセンサ検出距離とても長いまぁまぁ長いまぁまぁながい検出角狭いとても広いまぁまぁ広い検出角検出距離 17

18 障害物センサを利用したアプリケーション ACC(Adaptive Cruise Control) 前方車両に追従して設定速度内で加速減速をコントロールする (Honda アコードハイブリッドの例 ) 18

19 障害物センサを利用したアプリケーション FVCWS(Forward Vehicle Collision Warning System) 前方車両に追突しないようにドライバに警告する ( 米国 Federal Motor Carrier Safety Administration より ) 19

障害物センサを利用したアプリケーション車線変更意思支援システム (Lane Change Decision aid system:lcdas) Bosch 社サイトより http://www.

20 障害物センサを利用したアプリケーション車線変更意思支援システム (Lane Change Decision aid system:lcdas) Bosch 社サイトより automotivetechnology.us/en_us/us/component_us/sf_cv_da_lane- Assist_SF_CV_Driver-Assistance-Systems_559.html?compId=72 20

21 車載センサを利用した障害物検出 21

22 ステレオビジョンカメラ 22

23 人間の目による奥行きの知覚デジタルカメラを使って人間の目と同じように奥行きを知覚ステレオカメラ 23

24 ステレオカメラステレオカメラ対象物を複数の異なる方向から同時に撮影することによりその奥行き方向の情報も記録できるようにしたカメラ活用例映像分野自動車分野ロボット分野 3 次元計測分野医療分野などレンズ 24

25 ステレオカメラによる距離測定ステレオカメラの例 25

26 ステレオカメラのセッティング 1. 2 組の同じカメラを一本の直線状に置く 2. 2 組のカメラの向きをそろえる ( 平行撮影 ) 3. 2 組のカメラの間隔を決める ( 人間の目の間隔はおよそ 60~70mm) 26

27 ステレオカメラの距離計測原理 27

28 デジタル画像コンピュータ上で利用する画像は点 ( ピクセル ) の集合で表現されている 28

29 ( デジタル ) カメラの構造光レンズイメージセンサ 1/2.3 型 ( 幅 6.2mm 高さ 4.4mm) イメージセンサ注 : イメージセンサに写る画像は上下左右が逆さまに写る 29

30 カメラと目標との相似関係の発見カメラレンズカメラレンズイメージセンサイメージセンサ ( キリン ( 実体 )- レンズ中心 - キリン ( 撮像 ) を赤線で結んでいる ) 30

31 カメラと目標との相似関係の発見カメラレンズカメラレンズイメージセンサイメージセンサ ( キリン ( 実体 )- レンズ中心 - キリン ( 撮像 ) を赤線で結んでいる ) 31

32 カメラと目標との相似関係の発見カメラ- 目標の距離 [mm] ( 不明 ) 2レンズ- 撮像素子の距離 [mm] カメラスペックからわかる 3レンズ間距離 [mm] あらかじめ設定する 4 撮影素子上の左右画像の視差 [mm] 測定すればわかる相似の関係より 1:2 = 3:4 1 4 = 2 3 両辺を 4 で割ると 1 = は既にわかっており 3 は自分であらかじめ設定するので 4 がわかれば 1 が計算できる 32

33 イメージセンサ上の視差はどのように測る? 右左 33

34 イメージセンサ上の視差はどのように測る? 左右 34

35 イメージセンサ上の視差はどのように測る? 視差 35

36 実際の計算 ( デジタル画像利用 ) 1カメラから目標までの距離 ( 不明 ) 2レンズから撮像素子までの距離 5.9mm 3レンズ間の距離ここでは100mm 4 左右画像の視差実際に測定する 4 の求め方 4 視差 [mm] 6 デジタル画像上の視差 ( ここが知りたい ) 5 素子サイズ (6.2mm) 7デジタル画像の幅デジタル画像撮像素子これも 4:5=6:7 となるので 4=5 6 7 で求められる 36

37 デジタル画像上の視差 ( ピクセル単位 ) 6 デジタル画像上の視差 7 デジタル画像の幅 (640 ピクセル ) 視差 4= 素子サイズ 6.2mm が 8 ピクセルならば視差 4=6.2mm5 8 ピクセルピクセル 7 =0.0775mm 37

38 1カメラから目標までの距離 ( 不明 ) 2レンズから撮像素子までの距離 5.9mm 3レンズ間の距離 200mm 4 左右画像の視差 mm 先ほど求めた 1 = に 4 = を代入すると 1 = 5.9mm 200mm mm 15225mm 15m で目標までの距離が求まる 38

39 ステレオカメラによる視差左カメラ右カメラ視差画像 ( 左 ) 近いところ ( 視差が大きい ) 明るい ( 白っぽい ) 遠いところ ( 視差が小さい ) 暗い ( 黒っぽい ) 39

40 ステレオカメラの測定可能範囲 40

41 測定可能範囲について (1) 両方のカメラに写る必要がある OK NG ( カメラ間距離が長い ) NG ( 画角が狭い ) NG ( 物体が近すぎる ) 41

42 測定可能範囲について (2) 視差が 1 ピクセル以上離れている視差が 0 無限遠方 42

測量士補重要事項はじめに GNSS測量の基礎

測量士補重要事項はじめに GNSS測量の基礎 GNSS 測量の基礎 (1)GNSS とは GNSS(Global Navigation Satellite Systems: 全地球衛星航法 ( または測位 ) システム ) 測量とはいわゆるカーナビを想像すればよいつまり上空の衛星から発射される電波を受信する事により地上の位置を求める測量である衛星として代表的なものはアメリカの GPS 衛星であるがその他にも次のようなものがあるアメリカの

高度交通システムの 研究

高度交通システムの研究