トンネル内取締機対応の道路交通情報受信装置
【課題】トンネル内の取締機に対して高価なジャイロセンサ等のシステムを用いることなく安価な加速度センサだけで対応できて交通事故を防止に寄与する道路交通情報受信装置を提供する。
【解決手段】ＧＰＳモジュールから位置および速度データを受信し位置登録データメモリから現在位置に対応した道路交通情報を得て制御を行うＣＰＵと、前記道路交通情報を聴覚的または視覚的に運転者に報知する報知部と、を備え、さらに位置登録データメモリの中にトンネル情報を登録し、加速度センサを備え、ＧＰＳモジュールから受信しなくなったトンネルでは、トンネル情報と加速度センサからのデータをハイパス・フィルタを介して用いて自車の位置と車速を算出し、トンネル内の取締機の警告をするようにした。
【解決手段】ＧＰＳモジュールから位置および速度データを受信し位置登録データメモリから現在位置に対応した道路交通情報を得て制御を行うＣＰＵと、前記道路交通情報を聴覚的または視覚的に運転者に報知する報知部と、を備え、さらに位置登録データメモリの中にトンネル情報を登録し、加速度センサを備え、ＧＰＳモジュールから受信しなくなったトンネルでは、トンネル情報と加速度センサからのデータをハイパス・フィルタを介して用いて自車の位置と車速を算出し、トンネル内の取締機の警告をするようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の制限速度を遵守させるため、ＧＰＳモジュールにより現在の走行速度と道路の制限速度を比較してその旨を自動車の運転手に報知して速度遵守を促す機能を備えた道路交通情報受信装置に関し、特にＧＰＳモジュールが機能しないトンネル内での取締機に対応できることで交通事故の低減に寄与することのできる交通情報受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の道路交通情報の受信装置には、全国の高速道を含む道路を緯度・経度に対応づけてその制限速度を位置登録データメモリに記憶させ、ＧＰＳモジュールから受ける現在位置情報とから、現在位置に対応した道路の制限速度が判り、このようにして得られた制限速度とＧＰＳモジュールから受ける自動車の走行速度を比較することで、制限速度違反かどうかが制限速度の異なる道路においても判るようにし、制限速度違反の場合これを報知するようにしたものがある。例えば、本出願人の先行出願に係る特許文献１を参照。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２５６１６５号公報
【０００４】
図４は公知の道路交通情報受信装置のブロック図である。
図において、３００は本発明に係る受信装置、１１０はソーラバッテリー、１１１は電源制御部、１１２は自動車のエンジンで発電機を回転させて発電した電気エネルギを充電する充電式電池である。１２０はＧＰＳモジュールで、ＧＰＳ受信器１２１と位置検出／速度演算部１２２から成り、ＧＰＳ受信器１２１の受信信号が位置検出／速度演算部１２２で処理されて、その結果を距離・位置・速度データ受信部１３０に送信する。主制御部（ＣＰＵ）１３０では、距離・位置・速度データ受信部１４０と、演算部および位置・登録データメモリ１５０が信号の授受を行なっている。位置・登録データメモリ１５０は、日本全国の緯度・経度に対応した位置における道路交通情報と、高速道／一般道データ、各道路の制限速度データ１５０ａを記憶している。
【０００５】
また、ここで言う「道路交通情報」とは、上述のスピード違反取締機（オービス）として、固定式のレーダー式、速度計測機（計測用カメラ）、速度警告板、計測センサーとしてカメラとループセンサーを備えたループコイル式のもの、「ＮＨシステム」、ステルス型、光電管式や赤外線式の計測センサーを使用して車が一定区間を通過する時間を計測して車速を割り出すもの、移動式のものにはパトロールカーの屋根に積載されるレーダー式の取締り機等の信号および設置位置を示す情報を言う。
【０００６】
Ｘ・Ｋバンドのレーダー受信部１６０としての高周波受信器１６１からの受信信号を信号処理部１６１ａで処理して主制御部１３０に入力している。
【０００７】
また、無線受信部１７０として、３５０ＭＨｚ高周波受信器１７１からの受信信号を信号レベル検出・検波器１７１ａへ送り、所定の信号レベルのものを検波して主制御部１３０に入力している。
また、４０７ＭＨｚ高周波受信器１７２の受信した信号を信号レベル検出器１７２ａで検出して所定の信号レベル以上のものを主制御部１３０に入力している。
同じく、１６０ＭＨｚ帯高周波受信器１７３の受信した信号を信号レベル検出器７３ａで検出して所定の信号レベル以上のものを主制御部１３０に入力している。
【０００８】
また、赤外線検知部１８０として赤外線受信部１８１があり、ここで受信した赤外線信号を主制御部３０に入力している。
【０００９】
主制御部１３０は、聴覚的警報信号をアナウンス・音声出力部１９１へ出力し、スピーカ１９２で知らせる。また、視覚的警報信号をワーニングランプ・設定状態ＬＥＤ表示部１９３へ出力する。
【００１０】
次に、図４の受信装置の動作について図５のフローチャートを用いて説明する。
受信装置が動作開始すると、主制御部（ＣＰＵ）１３０は、ＧＰＳモジュール１２０から現在位置と自動車の現在の車速データを受け取り（ステップ４１）、ステップ４２で位置登録データメモリから受け取ったスピード違反取締機の設置位置情報を基に進行方向にスピード違反取締機があるかどうかを調べ、なければステップ４１へ戻り、スピード違反取締機があればステップ４４へ進む。
ステップ４４では、位置登録データメモリから受け取った位置対制限速度データを基に、現在の車速が現在地の制限速度を超えているか調べ、超えていなければ通常の報知、例えば「取締機が近くにある」という事実だけを運転者に報知して（ステップ４６）、運転者にこれから加速しないようにさせて、ステップ４１へ戻る。
一方、車速が現在地の制限速度を超えていれば、「取締機が近くにある」という報知だけではなくて、車速が制限速度を超えているのでスピードを落とすように警告をする。さらにその警告の際にその制限速度が一般道か高速道かの報知をも行って（ステップ４６）、運転者に速度を落とすべきかどうかの最終判断を委ねるようにしている。
【００１１】
このように、スピード違反取締機の設置位置および全国の高速道を含む道路を緯度・経度に対応づけてその制限速度を位置登録データメモリに記憶させているので、ＧＰＳモジュール１２０から受ける現在位置情報からスピード違反取締機が近傍にあるかどうかが判りかつ道路の制限速度が判り、この制限速度とＧＰＳモジュール１２０から受ける自動車の走行速度を比較することで、制限速度違反かどうかが制限速度の異なる道路においても判ることになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
〈従来の受信装置の長所〉
このように、従来装置は、スピード違反取締機の設置位置および全国の高速道を含む道路を緯度・経度に対応づけてその制限速度を位置登録データメモリに記憶させているので、ＧＰＳモジュール１２０から受ける現在位置情報に対応した道路の制限速度が判り、このようにして得られた制限速度とＧＰＳモジュール１２０から受ける自動車の走行速度を比較することで、制限速度違反かどうかが制限速度の異なる道路においても判ることになる。
【００１３】
〈従来の受信装置の弱点〉
最近、トンネル内での事故防止からトンネル内にもスピード違反取締機が設置されるようになった。従来の受信装置は上記のようにＧＰＳモジュールから位置を得ているので、ＧＰＳからの電波が受信できる場所ではスピードを落とすように警告することができたが、トンネル内では衛星からのＧＰＳ電波が受信できないので、ＧＰＳモジュールが機能しなくなり未測位状態となってトンネル内の取締機については警告できなかった。
【００１４】
〈ジャイロセンサを使えば可能〉
そこでトンネル内の取締機についても警告できるようにするには、カーナビゲーションで採用されている「ジャイロセンサと加速度センサ、あるいは車速情報（車からの速度信号）」を利用したトンネル内位置推定システム（以下、「ジャイロセンサ等のシステム」と言う。）を採用すれば比較的高精度なシステムが可能である。
しかしながら、このようなトンネル内位置推定システムは高価なジャイロセンサを用いているので高価となってしまい、安価に製造する課題を負っている受信装置には高価なジャイロセンサ等のシステムを搭載することができなかった。
【００１５】
〈本発明の目的〉
そこで、本発明はかかる欠点を解決するためになされたもので、高価なジャイロセンサ等のシステムを用いずに安価な加速度センサだけで、トンネル内の取締機に対応できる受信装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、第１の発明は、道路交通情報を自動車において受信し、前記受信の受信内容や受信状況に応じて運転者に報知する道路交通情報の受信装置であって、前記自動車の位置と前記自動車の速度を演算するＧＰＳモジュールと、位置に対応した道路交通情報を登録している位置登録データメモリと、前記ＧＰＳモジュールから位置および速度データを受信し前記位置登録データメモリから現在位置に対応した道路交通情報を得て制御を行うＣＰＵと、前記道路交通情報を聴覚的または視覚的に運転者に報知する報知部と、を備えた道路交通情報の受信装置において、前記位置登録データメモリの中にトンネル情報であるトンネルの位置・出口までの距離・方向のデータを登録し、加速度センサを備え、前記ＣＰＵが、前記ＧＰＳモジュールから受信しなくなったら前記トンネル情報と前記加速度センサからの加速度データを用いて自車の位置と車速を算出し、自車がトンネル内の取締機に近づきかつ制限速度超過のとき減速を促す警告をすることを特徴としている。
【００１７】
第２の発明は、上記第１の発明において、前記加速度センサの加速度データをハイパス・フィルタを介して用いるようにし、かつ、走行開始時から所定時間は前記ハイパス・フィルタを介して得られた加速度のピークホールドを行い、前記ピークホールド値を用いて自車の位置と車速を算出し、自車がトンネル内の取締機に近づきかつ制限速度超過のとき減速を促す警告をすることを特徴としている。
【００１８】
第３の発明は、上記第１の発明において、前記加速度センサの加速度データをハイパス・フィルタを介して用いるようにし、かつ、前記ハイパス・フィルタを介して得られた加速度を［前回ＧＰＳの速度／ｘ軸加速度センサによる速度］の値で補正することを特徴としている。
【００１９】
第４の発明は、上記第１の発明において、前記加速度センサの加速度データをハイパス・フィルタを介して用いるようにし、かつ、走行開始から所定時間経過後から前記ハイパス・フィルタを介して得られた加速度の値に所定の係数を乗じて用いることを特徴としている。
【００２０】
第５の発明は、上記第１の発明において、前記加速度センサのｙ軸の加速度データを用いて車両が所定の角度より大きく曲がったことを検知したら停止判定することを特徴としている。
【００２１】
第６の発明は、上記第１の発明において、前記加速度センサのｚ軸の加速度データが所定時間中に所定％以上の時間で所定レベル以内のときは「自動車は停止している」とするチェックを設けたことを特徴としている。
【００２２】
第７の発明は、上記第１の発明において、前記ＣＰＵが、前記トンネル情報と前記加速度センサからの加速度データを用いて自車の位置を算出したら、トンネルの出口が近いことの案内又は現在時間から日中か夜か判断して日中ならばライトを消すことを促す案内をすることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２３】
以上の第１の発明により、従来は高価なジャイロセンサ等のシステムを用いなくてはトンネル内の取締機に対して対応できなかったが、本発明ではジャイロセンサ等のシステムを用いなくても「加速度センサだけ」でトンネル内の取締機に対して対応する受信装置の実用化が可能となる。
第２の発明により、ハイパス・フィルタを用いる弊害を除去ないし緩和することができるようになり、ジャイロセンサ等のシステムを用いなくても「加速度センサだけ」でトンネル内の取締機に対して対応する受信装置の実用化が可能となる。
第３の発明により、ハイパス・フィルタを用いる弊害を除去ないし緩和することができるようになり、ジャイロセンサ等のシステムを用いなくても「加速度センサだけ」でトンネル内の取締機に対して対応する受信装置の実用化が可能となる。
第４の発明により、走行開始の加速度と所定時間経過後の加速度のレベルの異なりを是正することで、ジャイロセンサ等のシステムを用いなくても「加速度センサだけ」でトンネル内の取締機に対して対応する受信装置の実用化が可能となる。
第５の発明により、ｙ軸の加速度データを用いて車両が所定の角度より大きく曲がったことを検知したら停止判定することで、誤差の多いｙ軸の加速度データを有効利用することができる。
第６の発明により、ｚ軸の加速度データで「自動車は停止している」とするチェックを設けたので、車両の停止が判るようになり、この車両停止情報を各種の制御に用いることができる。
第７の発明により、取締機の警告だけではなくて、出口やライト消し忘れ等の他の注意を促すことで運転者にフレンドリーな受信装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は本発明に係るトンネル内取締機対応道路交通情報受信装置のブロック図である。
【図２】図２は速度−時間線図と加速度−時間線図の関係を示す線図である。
【図３】図３は本発明に係る受信装置の補正処理のメインルーチンである。
【図４】図４は公知の道路交通情報受信装置のブロック図である。
【図５】図５は図４の受信装置の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
従来の受信装置ではトンネル内の取締機に対して対応できなかったが、本発明ではジャイロセンサ等のシステムを用いずに加速度センサだけトンネル内の取締機に対して対応できるようになったので、以下、本発明に係る受信装置について説明する。
【００２６】
〈本発明の装置が従来装置と異なる点〉
図１は本発明に係る受信装置のブロック図の１例である。
図において、１００は本発明に係る受信装置である。受信装置本体１００の内部構成が前述の従来装置３２０と同じ部分については重複説明は省略する。
本発明の受信装置１００が従来の受信装置３００と異なる点は２つある。
１つは、速度・左右折・停止の各情報を得ることができる加速度センサ５０を受信装置１００内に設けたことである。高価なジャイロセンサ等のシステムはもちろん搭載していない。
２つ目は、位置・登録データメモリ１５０に「トンネル情報」（１５０ｂ）を加えたことである。
「トンネル情報」とは、（１）トンネル入口の位置（緯度・経度）、（２）出口までの距離、（３）出口までの方向についての情報である。
【００２７】
〈加速度センサ５０〉
使用する加速度センサ５０は単位時間当たりの速度の変化を検出するための回路素子で、センサから見て“ある方角”（軸方向）に「どのくらいの加速度がかかっているか」を数値として得るものである。一度に検知できる軸方向の数によって「１軸」「２軸」「３軸」という言い方をしており、ここでは「３軸」の加速度センサを用いている。性能としては±数Ｇの範囲を測定でき、このときのｘ、ｙ、ｚの加速ベクトルの合計から地面に対する向き（姿勢）を測定している。例えば、１つめの軸（例えばｘ軸）が０Ｇ（ジー）で２つめの軸（ｙ軸）が１Ｇの加速度を検知した場合、このセンサはまっすぐｙ軸方向に立っていることが判り、逆に、１つめの軸（ｘ軸）が１Ｇで２つめの軸（ｙ軸）が０Ｇの加速度を検知した場合、このセンサはまっすぐｘ軸方向に寝ているということになる。４５度に傾けている場合、ｘ軸方向には「１Ｇ×Ｓｉｎ（４５°）＝約０．７０７Ｇ」が検知され、ｙ軸方向にも同じく約０．７０７Ｇが検知される。
ｘ軸により速度・ｙ軸により左右折・ｚ軸により上下動、すなわち停止情報を得ることができる。
【００２８】
〈トンネル情報と加速度センサによる可能性〉
トンネル情報１５０ｂと加速度センサ５０を備えたことにより、以下の（１）〜（４）が可能となった。
（１）これまで不可能であったトンネル内に設置されている速度取締機の警告。
（２）ＧＰＳはトンネルを出ても復帰するのにしばらく時間を要するが、トンネル出口の直後に設置されている速度取締機の警告には間に合わなかった。これが可能となること、および、その他のトンネル出口の設備の警告・案内。
（３）トンネル走行中に「まもなくトンネル出口です」といったトンネル出口の案内と、現在時間から日中か夜かの判断をしてライト消し忘れ防止アナウンスの案内。
（４）「急発進・急減速行為」が加速度センサにより簡単に計算できるので、エンジンの負担となる「急発進・急減速行為」の速度警告をトンネル内外を問わずに行うこと。
【００２９】
〈加速度センサから速度の求め方〉
重力加速度（単位：Ｇ［ジー］。１Ｇ＝９．８０６６５ｍ／ｓ2）から速度への変換は、
１Ｇ≒３５ｋｍ／ｈ／ｓ
で与えられる。
本発明の受信装置は０．１秒単位で加速度データを得ているので、その周期で車の進行方向であるｘ方向（なお、ｙ方向は車の左右方向、ｚ方向は上下方向）の加速度を時間積分すれば速度が算出される。
【００３０】
〈実際の加速度センサには誤差が多い〉
しかしながら、各種の調査および実験において、加速度センサの出力結果に多くの誤差が含まれているために、結果をそのまま使用することができないため、これまで加速度センサによる速度算出は困難とされ、開発も停滞しており、カーナビゲーション等ではもっぱらジャイロセンサ等のシステムが使用されていた。
【００３１】
〈本発明による補正処理１〜６〉
本発明では次のような補正処理を行うことにより「加速度センサのみによる」トンネル内使用が可能となった。
本発明による加速度データ処理として次の１〜６のことを行っている。
【００３２】
（１）《長時間走行の場合の問題と処理》
加速度センサが水平状態ならば問題ないが、坂道では停止しているだけでも加速度センサから出力が出てしまい、また、ある程度走行時間を経過した場合や加減速を何回か繰り返した場合には、ドリフトを起こしてしまうという問題があった。
これを正すために、本発明では、ＤＣ（ドリフト）部分の出力を除去するハイパス・フィルタを接続し、その後の出力を使うようにした。
【００３３】
（２）《走行開始時の問題と処理》
発進 →加速 →定速走行 →減速 →停止といった場合の速度曲線は図２（ａ）の（イ）のようになり、その場合の加速度曲線は（ｂ）の（ロ）ようになる。
すなわち、速度が加速すれば加速度は＋方向となり、加速の大きさが増加するときは加速度勾配が正となり、加速の大きさが減少するときは負勾配となる。
定速走行の場合は加速度は０となる。
速度が減速すれば加速度は−方向（負）となり、減速の大きさが増加するときは加速度勾配が負となり、減速の大きさが減少するときは加速度勾配が正となる。
このような線図（ロ）が理想であるが、実際は処理１で使用したドリフト対策用のハイパス・フィルタの弊害として、ドリフトのない走行開始時には加速しているにもかかわらず図２（ｂ）の（ハ）の点線のような符号反転した誤出力となってしまうことが判った。
これを正すために、本発明では、加速度のピークホールドを行い、ある一定時間（最大加速後１０秒〜５０秒）内は加速度データを使用せずに前記ピークホールド値を用い、一定時間経過後に再び加速度データを使用することとしている。
【００３４】
（３）《全体がレベルダウンする問題と処理法》
処理１で使用したドリフト対策用のハイパス・フィルタの別の弊害として、加速度レベル全体が図２（ｃ）の（ニ）１点鎖線のように、加速度レベルが減衰してしまうことが判った。
これを正すために、本発明では、下式のように「速度の学習機能」を備えた補正係数を求めてこの値で補正している。
補正係数＝定数×［前回ＧＰＳの速度／ｘ軸加速度センサによる速度］
【００３５】
（４）《連続走行時の加速と、停止からの加速との相違の問題と処理》
さらに、連続走行しているときからの加速度は停止から走行するときの加速度より低減してしまうことが判った。
これを正すために、本発明では、走行開始から一定時間（例えば、１０秒〜６０秒の所定値）経過後に加速度データの値に所定の係数（例えば、０．０５〜０．５のうちのいずれかの値）を乗じることとしている。
【００３６】
（５）《ｙ方向の加速度の処理》
以上はすべてｘ方向についての処理であったが、ここではｙ方向の加速度データの処理について説明する。曲がる角度はｙ方向の加速度データを用いて算出するが、実際は誤差が大きいために、本発明では、ｙ方向の加速度データを極端に曲がったことの判断をするのに用いて、極端に曲がったことを検知したら停止判定するものとした。
【００３７】
（６）《ｚ方向の加速度の処理》
さらに、ｚ方向の加速度は停止判定に活用している。具体的には、所定時間中の８０％以上の時間でｚ方向の加速度が一定レベル以内のときは「自動車は停止している」とするチェックを設けることにした。
【００３８】
《加速度データの上記補正処理１〜６の更なる補正》
上記のように本発明による加速度データの処理１〜６をしたところ（ジャイロセンサ等のシステムを使用しなくても）加速度センサのみのデータで実用化できることが確認できたが、まだ位置情報には若干誤差が伴う恐れがあるので、本発明ではこれらを補正する仕組みとして、さらに、（イ）ポイント名称（例えば、東名高速の日本坂トンネル下り）、（ロ）緯度（例えば、３４度５４分５８秒）、（ハ）経度（例えば、１３８度２０分６０秒）、（ニ）方向（例えば、２０４度）、（ホ）トンネル距離（例えば、２．５ｋｍ）といった「トンネル情報」を内部メモリ１５０ｂに記録している。この「トンネル情報」は、（１）トンネル内警告は容量的に全国をカバーできないので高速道路に限定したこと、と、（２）高速道路のトンネルは概ね直線的な構造をしていること、の理由から直線的に表したもので、車両がこの軌跡上を走行しているように表現することで実現化可能となった。
【００３９】
図３は以上説明した補正処理１〜６を実行する本発明に係る受信装置のメインルーチンを表している。
〈メインルーチンの概要〉
図３において、メインルーチンは大きく（イ）〜（ハ）に分かれる。
（イ）は０．１秒毎処理で、０．１秒毎に速度（ｘ軸加速度）・角度（ｙ軸加速度）と停止判定（ｚ軸方向加速度）を読込む。０．１秒はループ又はタイマー割込み等で実現している。
（ロ）は１秒毎処理で、１秒毎にＧＰＳ若しくは加速度データのどちらかを使用して、警告判定を行う。
（ハ）は１．５秒毎処理で、１．５秒毎に停止判定を行う。
【００４０】
〈メインルーチンの説明〉
そこで、メインルーチンがスタートすると、ステップ２１でイニシャル処理をしたあと、ステップ２２で「０．１秒毎か」調べ、Ｎｏ（０．１秒未満）であればステップ２５へ飛び、「１秒カウンタが１秒か」調べ、Ｎｏ（１秒未満）であれば、さらにステップ４４へ飛び、「１．５秒カウンタが１．５秒か」調べ、Ｎｏ（１．５秒未満）であれば、ステップ２２へ戻る。これを繰り返すうちにステップ２２で０．１秒毎がＹｅｓ（０．１秒毎）となる。
ステップ２２でＹｅｓとなるとステップ２３へ進み、「加速度センサ速度データ読取処理」を行なう。
【００４１】
《加速度センサ速度データ読取処理》
加速度センサ速度データ読取処理では、
（イ）Ｘ軸の加速度データに単位時間（１０．１秒）と前記（１）式で求めたフイルタによる減衰補正の係数を乗じて、メモリに格納している。
（ロ）次ぎに、所定時間（１０秒〜５０秒）以上連続走行していれば、連続走行用の補正値（０．１倍）による補正を実施する。
（ハ）さらに、車両が停止状態から走行開始した以後の加速度はハイパスフイルタの影響で符号が反転してしまい不確実な状態になるので、これの対策として、走行開始から最大加速度値（ピークホールド値）を取得した後の所定時間（１０秒〜５０秒）は加速度センサのデータを使用せずにピークホールド値にて補正を行なうようにしている。
（ニ）そして、ｙ軸加速度により右折・左折を判定する角度を読込む。
以上の（イ）〜（ニ）処理を行った後、メインルーチンのステップ２４に戻る。
【００４２】
《加速度センサ停止判定データ読取処理》
ステップ２４の処理は０．１秒毎に上下方向（ｚ軸方向）の加速度を読込む。
メインルーチンでは、これを１５回分（１．５秒）完了（図３のステップ４４でＹｅｓ）後、停止判定処理にて判定処理（図３のステップ４５）を行なう。
ステップ２４の加速度センサ停止判定データ読取処理を行なったら、ステップ２５で１秒カウンタが１秒か調べ、Ｎｏ（１秒未満）であればステップ４４へ飛び、Ｙｅｓ（１秒）であればステップ２６でＧＰＳアンテナデータ読取処理を行なう。
【００４３】
《ＧＰＳアンテナデータ読取処理》
加速度データで緯度・経度を求めるためには以前の位置（緯度・経度）と進行方向を基点として算出する必要があるので、ステップ２６のＧＰＳアンテナデータ読取処理は、そのためのＧＰＳデータを記録保持するステップである。緯度、経度、方位、速度の各テーブルを用意し、そこにＧＰＳ測位があればその値を各テーブルに記録保持している。
【００４４】
《加速度データ算出処理》
ステップ２７の加速度データ算出処理では、加速度データから１秒分の移動距離を求め、これと前回のＧＰＳ緯度・経度・方位とから加速度の緯度・経度を求めている。また、１秒毎の角度が３０度以上であれば「曲がった」と判断する。
【００４５】
《測位状態判定処理》
ステップ２８の測位状態判定処理は、ＧＰＳの測位／未測位状態で、どのデータ（緯度・経度）を使用するのかの判断モジュールである。結果は「測位状態スイッチ（ＳＷ）」テーブルに３〜０のどれかの値を出力する。
数字の意味は以下の通りとする。
（イ）測位状態ＳＷ＝３：
ＧＰＳ測位中を意味する。ＧＰＳの緯度・経度データを使用する。これと同時に、予めメモリーに記憶してあるトンネルポイントと位置比較する。 （ロ）測位状態ＳＷ＝２：
トンネルポイント通過後のＧＰＳ未測位状態を表わす。加速度センサーにて位置算出する状態とする。
（ハ）測位状態ＳＷ＝１：
トンネルポイント以外でＧＰＳ未測位状態を表わす。加速度センサーにて位置算出する状態とする。
このように、ＳＷ＝１と２の違いは２は受信装置が予定していたトンネルでのＧＰＳ未測位状態となったとき、１はそれ以外（すなわち警告対象外）のトンネルでのＧＰＳ未測位状態となったときである。
（ニ）測位状態ＳＷ＝０：
位置算出不可の状態。復帰はＧＰＳ測位するまでは、この状態を保持する（警告処理不可能状態）
【００４６】
《不可判定０となる場合》
また、不可判定は次のようにしている。
（１）ＳＷ＝２の場合は、トンネルポイントから出口迄の距離を通過した以降にＧＰＳ測位しなければ０とする。
（２）ＳＷ＝１の場合は、トンネル距離を５００ｍとしてセットし、その距離通過後にＧＰＳ測位しなければ０とする。
（３）ＳＷ＝１の場合が１０秒経過した後に、曲がったか（３０度以上）若しくは２回停止判定した場合に０とする。
【００４７】
《測位状態判定処理の結果》
以上のステップ２８の測位状態判定を行った結果、ステップ２９で測位状態スイッチが３（ＧＰＳ測位中）か、２又は１（加速度補間中）か、０（未測位で加速度補間不可）かを調べる。
結果が３であればステップ３３へ、２又は１であればステップ３１へ、０であればステップ３０へ進む。
ステップ３０では、緯度・経度はＧＰＳ結果を保持することとして、ステップ４３へ進む。
ステップ３１では、緯度・経度は加速度センサ結果を使用し、その後ステップ４１へ進む。
ステップ３３では、緯度・経度はＧＰＳ結果を使用し、その後ステップ４１へ進む。
ステップ４１では警告するポイントか調べ、Ｎｏ（警告なし）であればステップ４４へ進み、Ｙｅｓ（警告ポイント）であればその後ステップ４２へ進んで、警告処理をした後、ステップ４３へ進み、ステップ４３で１秒カウンタを０にしてステップ４４へ進む。ステップ４４で１．５秒カウンタが１．５秒となったか調べ、Ｎｏ（１．５秒未満）であればステップ２２へ戻り、Ｙｅｓ（１．５秒）であればステップ４５で停止判定処理を行なう。
【００４８】
《停止判定処理》
ステップ４５の停止判定処理は、所定の時間（１秒〜１０秒）の８０％〜９０％以上の間にｚ軸（上下方向）加速度の値が１０ｍＧ以下ならば、車両は停止したと判断する処理である。そして停止していなければ、所定時間２０秒〜１分の間連続走行しているかチェックを行った後、メインルーチンへ戻る
ステップ４５で停止判定処理を行なった後は、ステップ４６で１．５秒カウンタを０にしてステップ２２へ戻る。
【００４９】
以上のように、従来は高価なジャイロセンサ等のシステムを用いなくてはトンネル内の取締機に対して対応できなかったが、本発明では上記のような各種の補正処理を行わせることによって、ドリフトの問題をハイパス・フィルタで解決し、ハイパス・フィルタを接続したことの弊害を一定時間加速度のピークホールド値を用いることと、全体のレベルダウン問題を［前回ＧＰＳの速度／ｘ軸加速度センサによる速度］の補正で解決し、また連続走行時の加速と停止からの加速との相違の問題を走行開始から一定時間経過後に加速度データの値に所定の係数（例えば、０．０５〜０．５のうちのいずれかの値）を乗じることで解決し、またｙ方向の加速度とｚ方向の加速度も有効利用することで、ジャイロセンサ等のシステムを用いなくても「加速度センサだけ」でトンネル内の取締機に対して対応する受信装置の実用化が可能となった。
【符号の説明】
【００５０】
１００ 本発明に係る受信装置
５０ 加速度センサ
１１０ ソーラバッテリー
１１１ 電源制御部
１１２ 充電式電池
１２０ ＧＰＳモジュール
１２１ ＧＰＳ受信器
１２２ 位置検出／速度演算部
１３０ 主制御部（ＣＰＵ）
１３０ 距離・位置・速度データ受信部
１５０ 位置・登録データメモリ
１５０ａ 高速道／一般道・制限速度データ
１５０ｂ トンネル情報
１６０ Ｘ・Ｋバンドのレーダー受信部
１６１ 高周波受信器
１６１ａ 信号処理部
１７０ 無線受信部
１７１ ３５０ＭＨｚ高周波受信器
１７１ａ 信号レベル検出・検波器
１７２ ３０７ＭＨｚ高周波受信器
１７２ａ 信号レベル検出器
１７３ １６０ＭＨｚ帯高周波受信器
１７３ａ 信号レベル検出器
１８０ 赤外線検知部
１８１ 赤外線受信部
１９１ アナウンス・音声出力部
１９２ スピーカ
１９４ ワーニングランプ・設定状態ＬＥＤ表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の制限速度を遵守させるため、ＧＰＳモジュールにより現在の走行速度と道路の制限速度を比較してその旨を自動車の運転手に報知して速度遵守を促す機能を備えた道路交通情報受信装置に関し、特にＧＰＳモジュールが機能しないトンネル内での取締機に対応できることで交通事故の低減に寄与することのできる交通情報受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の道路交通情報の受信装置には、全国の高速道を含む道路を緯度・経度に対応づけてその制限速度を位置登録データメモリに記憶させ、ＧＰＳモジュールから受ける現在位置情報とから、現在位置に対応した道路の制限速度が判り、このようにして得られた制限速度とＧＰＳモジュールから受ける自動車の走行速度を比較することで、制限速度違反かどうかが制限速度の異なる道路においても判るようにし、制限速度違反の場合これを報知するようにしたものがある。例えば、本出願人の先行出願に係る特許文献１を参照。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２５６１６５号公報
【０００４】
図４は公知の道路交通情報受信装置のブロック図である。
図において、３００は本発明に係る受信装置、１１０はソーラバッテリー、１１１は電源制御部、１１２は自動車のエンジンで発電機を回転させて発電した電気エネルギを充電する充電式電池である。１２０はＧＰＳモジュールで、ＧＰＳ受信器１２１と位置検出／速度演算部１２２から成り、ＧＰＳ受信器１２１の受信信号が位置検出／速度演算部１２２で処理されて、その結果を距離・位置・速度データ受信部１３０に送信する。主制御部（ＣＰＵ）１３０では、距離・位置・速度データ受信部１４０と、演算部および位置・登録データメモリ１５０が信号の授受を行なっている。位置・登録データメモリ１５０は、日本全国の緯度・経度に対応した位置における道路交通情報と、高速道／一般道データ、各道路の制限速度データ１５０ａを記憶している。
【０００５】
また、ここで言う「道路交通情報」とは、上述のスピード違反取締機（オービス）として、固定式のレーダー式、速度計測機（計測用カメラ）、速度警告板、計測センサーとしてカメラとループセンサーを備えたループコイル式のもの、「ＮＨシステム」、ステルス型、光電管式や赤外線式の計測センサーを使用して車が一定区間を通過する時間を計測して車速を割り出すもの、移動式のものにはパトロールカーの屋根に積載されるレーダー式の取締り機等の信号および設置位置を示す情報を言う。
【０００６】
Ｘ・Ｋバンドのレーダー受信部１６０としての高周波受信器１６１からの受信信号を信号処理部１６１ａで処理して主制御部１３０に入力している。
【０００７】
また、無線受信部１７０として、３５０ＭＨｚ高周波受信器１７１からの受信信号を信号レベル検出・検波器１７１ａへ送り、所定の信号レベルのものを検波して主制御部１３０に入力している。
また、４０７ＭＨｚ高周波受信器１７２の受信した信号を信号レベル検出器１７２ａで検出して所定の信号レベル以上のものを主制御部１３０に入力している。
同じく、１６０ＭＨｚ帯高周波受信器１７３の受信した信号を信号レベル検出器７３ａで検出して所定の信号レベル以上のものを主制御部１３０に入力している。
【０００８】
また、赤外線検知部１８０として赤外線受信部１８１があり、ここで受信した赤外線信号を主制御部３０に入力している。
【０００９】
主制御部１３０は、聴覚的警報信号をアナウンス・音声出力部１９１へ出力し、スピーカ１９２で知らせる。また、視覚的警報信号をワーニングランプ・設定状態ＬＥＤ表示部１９３へ出力する。
【００１０】
次に、図４の受信装置の動作について図５のフローチャートを用いて説明する。
受信装置が動作開始すると、主制御部（ＣＰＵ）１３０は、ＧＰＳモジュール１２０から現在位置と自動車の現在の車速データを受け取り（ステップ４１）、ステップ４２で位置登録データメモリから受け取ったスピード違反取締機の設置位置情報を基に進行方向にスピード違反取締機があるかどうかを調べ、なければステップ４１へ戻り、スピード違反取締機があればステップ４４へ進む。
ステップ４４では、位置登録データメモリから受け取った位置対制限速度データを基に、現在の車速が現在地の制限速度を超えているか調べ、超えていなければ通常の報知、例えば「取締機が近くにある」という事実だけを運転者に報知して（ステップ４６）、運転者にこれから加速しないようにさせて、ステップ４１へ戻る。
一方、車速が現在地の制限速度を超えていれば、「取締機が近くにある」という報知だけではなくて、車速が制限速度を超えているのでスピードを落とすように警告をする。さらにその警告の際にその制限速度が一般道か高速道かの報知をも行って（ステップ４６）、運転者に速度を落とすべきかどうかの最終判断を委ねるようにしている。
【００１１】
このように、スピード違反取締機の設置位置および全国の高速道を含む道路を緯度・経度に対応づけてその制限速度を位置登録データメモリに記憶させているので、ＧＰＳモジュール１２０から受ける現在位置情報からスピード違反取締機が近傍にあるかどうかが判りかつ道路の制限速度が判り、この制限速度とＧＰＳモジュール１２０から受ける自動車の走行速度を比較することで、制限速度違反かどうかが制限速度の異なる道路においても判ることになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
〈従来の受信装置の長所〉
このように、従来装置は、スピード違反取締機の設置位置および全国の高速道を含む道路を緯度・経度に対応づけてその制限速度を位置登録データメモリに記憶させているので、ＧＰＳモジュール１２０から受ける現在位置情報に対応した道路の制限速度が判り、このようにして得られた制限速度とＧＰＳモジュール１２０から受ける自動車の走行速度を比較することで、制限速度違反かどうかが制限速度の異なる道路においても判ることになる。
【００１３】
〈従来の受信装置の弱点〉
最近、トンネル内での事故防止からトンネル内にもスピード違反取締機が設置されるようになった。従来の受信装置は上記のようにＧＰＳモジュールから位置を得ているので、ＧＰＳからの電波が受信できる場所ではスピードを落とすように警告することができたが、トンネル内では衛星からのＧＰＳ電波が受信できないので、ＧＰＳモジュールが機能しなくなり未測位状態となってトンネル内の取締機については警告できなかった。
【００１４】
〈ジャイロセンサを使えば可能〉
そこでトンネル内の取締機についても警告できるようにするには、カーナビゲーションで採用されている「ジャイロセンサと加速度センサ、あるいは車速情報（車からの速度信号）」を利用したトンネル内位置推定システム（以下、「ジャイロセンサ等のシステム」と言う。）を採用すれば比較的高精度なシステムが可能である。
しかしながら、このようなトンネル内位置推定システムは高価なジャイロセンサを用いているので高価となってしまい、安価に製造する課題を負っている受信装置には高価なジャイロセンサ等のシステムを搭載することができなかった。
【００１５】
〈本発明の目的〉
そこで、本発明はかかる欠点を解決するためになされたもので、高価なジャイロセンサ等のシステムを用いずに安価な加速度センサだけで、トンネル内の取締機に対応できる受信装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、第１の発明は、道路交通情報を自動車において受信し、前記受信の受信内容や受信状況に応じて運転者に報知する道路交通情報の受信装置であって、前記自動車の位置と前記自動車の速度を演算するＧＰＳモジュールと、位置に対応した道路交通情報を登録している位置登録データメモリと、前記ＧＰＳモジュールから位置および速度データを受信し前記位置登録データメモリから現在位置に対応した道路交通情報を得て制御を行うＣＰＵと、前記道路交通情報を聴覚的または視覚的に運転者に報知する報知部と、を備えた道路交通情報の受信装置において、前記位置登録データメモリの中にトンネル情報であるトンネルの位置・出口までの距離・方向のデータを登録し、加速度センサを備え、前記ＣＰＵが、前記ＧＰＳモジュールから受信しなくなったら前記トンネル情報と前記加速度センサからの加速度データを用いて自車の位置と車速を算出し、自車がトンネル内の取締機に近づきかつ制限速度超過のとき減速を促す警告をすることを特徴としている。
【００１７】
第２の発明は、上記第１の発明において、前記加速度センサの加速度データをハイパス・フィルタを介して用いるようにし、かつ、走行開始時から所定時間は前記ハイパス・フィルタを介して得られた加速度のピークホールドを行い、前記ピークホールド値を用いて自車の位置と車速を算出し、自車がトンネル内の取締機に近づきかつ制限速度超過のとき減速を促す警告をすることを特徴としている。
【００１８】
第３の発明は、上記第１の発明において、前記加速度センサの加速度データをハイパス・フィルタを介して用いるようにし、かつ、前記ハイパス・フィルタを介して得られた加速度を［前回ＧＰＳの速度／ｘ軸加速度センサによる速度］の値で補正することを特徴としている。
【００１９】
第４の発明は、上記第１の発明において、前記加速度センサの加速度データをハイパス・フィルタを介して用いるようにし、かつ、走行開始から所定時間経過後から前記ハイパス・フィルタを介して得られた加速度の値に所定の係数を乗じて用いることを特徴としている。
【００２０】
第５の発明は、上記第１の発明において、前記加速度センサのｙ軸の加速度データを用いて車両が所定の角度より大きく曲がったことを検知したら停止判定することを特徴としている。
【００２１】
第６の発明は、上記第１の発明において、前記加速度センサのｚ軸の加速度データが所定時間中に所定％以上の時間で所定レベル以内のときは「自動車は停止している」とするチェックを設けたことを特徴としている。
【００２２】
第７の発明は、上記第１の発明において、前記ＣＰＵが、前記トンネル情報と前記加速度センサからの加速度データを用いて自車の位置を算出したら、トンネルの出口が近いことの案内又は現在時間から日中か夜か判断して日中ならばライトを消すことを促す案内をすることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２３】
以上の第１の発明により、従来は高価なジャイロセンサ等のシステムを用いなくてはトンネル内の取締機に対して対応できなかったが、本発明ではジャイロセンサ等のシステムを用いなくても「加速度センサだけ」でトンネル内の取締機に対して対応する受信装置の実用化が可能となる。
第２の発明により、ハイパス・フィルタを用いる弊害を除去ないし緩和することができるようになり、ジャイロセンサ等のシステムを用いなくても「加速度センサだけ」でトンネル内の取締機に対して対応する受信装置の実用化が可能となる。
第３の発明により、ハイパス・フィルタを用いる弊害を除去ないし緩和することができるようになり、ジャイロセンサ等のシステムを用いなくても「加速度センサだけ」でトンネル内の取締機に対して対応する受信装置の実用化が可能となる。
第４の発明により、走行開始の加速度と所定時間経過後の加速度のレベルの異なりを是正することで、ジャイロセンサ等のシステムを用いなくても「加速度センサだけ」でトンネル内の取締機に対して対応する受信装置の実用化が可能となる。
第５の発明により、ｙ軸の加速度データを用いて車両が所定の角度より大きく曲がったことを検知したら停止判定することで、誤差の多いｙ軸の加速度データを有効利用することができる。
第６の発明により、ｚ軸の加速度データで「自動車は停止している」とするチェックを設けたので、車両の停止が判るようになり、この車両停止情報を各種の制御に用いることができる。
第７の発明により、取締機の警告だけではなくて、出口やライト消し忘れ等の他の注意を促すことで運転者にフレンドリーな受信装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は本発明に係るトンネル内取締機対応道路交通情報受信装置のブロック図である。
【図２】図２は速度−時間線図と加速度−時間線図の関係を示す線図である。
【図３】図３は本発明に係る受信装置の補正処理のメインルーチンである。
【図４】図４は公知の道路交通情報受信装置のブロック図である。
【図５】図５は図４の受信装置の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
従来の受信装置ではトンネル内の取締機に対して対応できなかったが、本発明ではジャイロセンサ等のシステムを用いずに加速度センサだけトンネル内の取締機に対して対応できるようになったので、以下、本発明に係る受信装置について説明する。
【００２６】
〈本発明の装置が従来装置と異なる点〉
図１は本発明に係る受信装置のブロック図の１例である。
図において、１００は本発明に係る受信装置である。受信装置本体１００の内部構成が前述の従来装置３２０と同じ部分については重複説明は省略する。
本発明の受信装置１００が従来の受信装置３００と異なる点は２つある。
１つは、速度・左右折・停止の各情報を得ることができる加速度センサ５０を受信装置１００内に設けたことである。高価なジャイロセンサ等のシステムはもちろん搭載していない。
２つ目は、位置・登録データメモリ１５０に「トンネル情報」（１５０ｂ）を加えたことである。
「トンネル情報」とは、（１）トンネル入口の位置（緯度・経度）、（２）出口までの距離、（３）出口までの方向についての情報である。
【００２７】
〈加速度センサ５０〉
使用する加速度センサ５０は単位時間当たりの速度の変化を検出するための回路素子で、センサから見て“ある方角”（軸方向）に「どのくらいの加速度がかかっているか」を数値として得るものである。一度に検知できる軸方向の数によって「１軸」「２軸」「３軸」という言い方をしており、ここでは「３軸」の加速度センサを用いている。性能としては±数Ｇの範囲を測定でき、このときのｘ、ｙ、ｚの加速ベクトルの合計から地面に対する向き（姿勢）を測定している。例えば、１つめの軸（例えばｘ軸）が０Ｇ（ジー）で２つめの軸（ｙ軸）が１Ｇの加速度を検知した場合、このセンサはまっすぐｙ軸方向に立っていることが判り、逆に、１つめの軸（ｘ軸）が１Ｇで２つめの軸（ｙ軸）が０Ｇの加速度を検知した場合、このセンサはまっすぐｘ軸方向に寝ているということになる。４５度に傾けている場合、ｘ軸方向には「１Ｇ×Ｓｉｎ（４５°）＝約０．７０７Ｇ」が検知され、ｙ軸方向にも同じく約０．７０７Ｇが検知される。
ｘ軸により速度・ｙ軸により左右折・ｚ軸により上下動、すなわち停止情報を得ることができる。
【００２８】
〈トンネル情報と加速度センサによる可能性〉
トンネル情報１５０ｂと加速度センサ５０を備えたことにより、以下の（１）〜（４）が可能となった。
（１）これまで不可能であったトンネル内に設置されている速度取締機の警告。
（２）ＧＰＳはトンネルを出ても復帰するのにしばらく時間を要するが、トンネル出口の直後に設置されている速度取締機の警告には間に合わなかった。これが可能となること、および、その他のトンネル出口の設備の警告・案内。
（３）トンネル走行中に「まもなくトンネル出口です」といったトンネル出口の案内と、現在時間から日中か夜かの判断をしてライト消し忘れ防止アナウンスの案内。
（４）「急発進・急減速行為」が加速度センサにより簡単に計算できるので、エンジンの負担となる「急発進・急減速行為」の速度警告をトンネル内外を問わずに行うこと。
【００２９】
〈加速度センサから速度の求め方〉
重力加速度（単位：Ｇ［ジー］。１Ｇ＝９．８０６６５ｍ／ｓ2）から速度への変換は、
１Ｇ≒３５ｋｍ／ｈ／ｓ
で与えられる。
本発明の受信装置は０．１秒単位で加速度データを得ているので、その周期で車の進行方向であるｘ方向（なお、ｙ方向は車の左右方向、ｚ方向は上下方向）の加速度を時間積分すれば速度が算出される。
【００３０】
〈実際の加速度センサには誤差が多い〉
しかしながら、各種の調査および実験において、加速度センサの出力結果に多くの誤差が含まれているために、結果をそのまま使用することができないため、これまで加速度センサによる速度算出は困難とされ、開発も停滞しており、カーナビゲーション等ではもっぱらジャイロセンサ等のシステムが使用されていた。
【００３１】
〈本発明による補正処理１〜６〉
本発明では次のような補正処理を行うことにより「加速度センサのみによる」トンネル内使用が可能となった。
本発明による加速度データ処理として次の１〜６のことを行っている。
【００３２】
（１）《長時間走行の場合の問題と処理》
加速度センサが水平状態ならば問題ないが、坂道では停止しているだけでも加速度センサから出力が出てしまい、また、ある程度走行時間を経過した場合や加減速を何回か繰り返した場合には、ドリフトを起こしてしまうという問題があった。
これを正すために、本発明では、ＤＣ（ドリフト）部分の出力を除去するハイパス・フィルタを接続し、その後の出力を使うようにした。
【００３３】
（２）《走行開始時の問題と処理》
発進 →加速 →定速走行 →減速 →停止といった場合の速度曲線は図２（ａ）の（イ）のようになり、その場合の加速度曲線は（ｂ）の（ロ）ようになる。
すなわち、速度が加速すれば加速度は＋方向となり、加速の大きさが増加するときは加速度勾配が正となり、加速の大きさが減少するときは負勾配となる。
定速走行の場合は加速度は０となる。
速度が減速すれば加速度は−方向（負）となり、減速の大きさが増加するときは加速度勾配が負となり、減速の大きさが減少するときは加速度勾配が正となる。
このような線図（ロ）が理想であるが、実際は処理１で使用したドリフト対策用のハイパス・フィルタの弊害として、ドリフトのない走行開始時には加速しているにもかかわらず図２（ｂ）の（ハ）の点線のような符号反転した誤出力となってしまうことが判った。
これを正すために、本発明では、加速度のピークホールドを行い、ある一定時間（最大加速後１０秒〜５０秒）内は加速度データを使用せずに前記ピークホールド値を用い、一定時間経過後に再び加速度データを使用することとしている。
【００３４】
（３）《全体がレベルダウンする問題と処理法》
処理１で使用したドリフト対策用のハイパス・フィルタの別の弊害として、加速度レベル全体が図２（ｃ）の（ニ）１点鎖線のように、加速度レベルが減衰してしまうことが判った。
これを正すために、本発明では、下式のように「速度の学習機能」を備えた補正係数を求めてこの値で補正している。
補正係数＝定数×［前回ＧＰＳの速度／ｘ軸加速度センサによる速度］
【００３５】
（４）《連続走行時の加速と、停止からの加速との相違の問題と処理》
さらに、連続走行しているときからの加速度は停止から走行するときの加速度より低減してしまうことが判った。
これを正すために、本発明では、走行開始から一定時間（例えば、１０秒〜６０秒の所定値）経過後に加速度データの値に所定の係数（例えば、０．０５〜０．５のうちのいずれかの値）を乗じることとしている。
【００３６】
（５）《ｙ方向の加速度の処理》
以上はすべてｘ方向についての処理であったが、ここではｙ方向の加速度データの処理について説明する。曲がる角度はｙ方向の加速度データを用いて算出するが、実際は誤差が大きいために、本発明では、ｙ方向の加速度データを極端に曲がったことの判断をするのに用いて、極端に曲がったことを検知したら停止判定するものとした。
【００３７】
（６）《ｚ方向の加速度の処理》
さらに、ｚ方向の加速度は停止判定に活用している。具体的には、所定時間中の８０％以上の時間でｚ方向の加速度が一定レベル以内のときは「自動車は停止している」とするチェックを設けることにした。
【００３８】
《加速度データの上記補正処理１〜６の更なる補正》
上記のように本発明による加速度データの処理１〜６をしたところ（ジャイロセンサ等のシステムを使用しなくても）加速度センサのみのデータで実用化できることが確認できたが、まだ位置情報には若干誤差が伴う恐れがあるので、本発明ではこれらを補正する仕組みとして、さらに、（イ）ポイント名称（例えば、東名高速の日本坂トンネル下り）、（ロ）緯度（例えば、３４度５４分５８秒）、（ハ）経度（例えば、１３８度２０分６０秒）、（ニ）方向（例えば、２０４度）、（ホ）トンネル距離（例えば、２．５ｋｍ）といった「トンネル情報」を内部メモリ１５０ｂに記録している。この「トンネル情報」は、（１）トンネル内警告は容量的に全国をカバーできないので高速道路に限定したこと、と、（２）高速道路のトンネルは概ね直線的な構造をしていること、の理由から直線的に表したもので、車両がこの軌跡上を走行しているように表現することで実現化可能となった。
【００３９】
図３は以上説明した補正処理１〜６を実行する本発明に係る受信装置のメインルーチンを表している。
〈メインルーチンの概要〉
図３において、メインルーチンは大きく（イ）〜（ハ）に分かれる。
（イ）は０．１秒毎処理で、０．１秒毎に速度（ｘ軸加速度）・角度（ｙ軸加速度）と停止判定（ｚ軸方向加速度）を読込む。０．１秒はループ又はタイマー割込み等で実現している。
（ロ）は１秒毎処理で、１秒毎にＧＰＳ若しくは加速度データのどちらかを使用して、警告判定を行う。
（ハ）は１．５秒毎処理で、１．５秒毎に停止判定を行う。
【００４０】
〈メインルーチンの説明〉
そこで、メインルーチンがスタートすると、ステップ２１でイニシャル処理をしたあと、ステップ２２で「０．１秒毎か」調べ、Ｎｏ（０．１秒未満）であればステップ２５へ飛び、「１秒カウンタが１秒か」調べ、Ｎｏ（１秒未満）であれば、さらにステップ４４へ飛び、「１．５秒カウンタが１．５秒か」調べ、Ｎｏ（１．５秒未満）であれば、ステップ２２へ戻る。これを繰り返すうちにステップ２２で０．１秒毎がＹｅｓ（０．１秒毎）となる。
ステップ２２でＹｅｓとなるとステップ２３へ進み、「加速度センサ速度データ読取処理」を行なう。
【００４１】
《加速度センサ速度データ読取処理》
加速度センサ速度データ読取処理では、
（イ）Ｘ軸の加速度データに単位時間（１０．１秒）と前記（１）式で求めたフイルタによる減衰補正の係数を乗じて、メモリに格納している。
（ロ）次ぎに、所定時間（１０秒〜５０秒）以上連続走行していれば、連続走行用の補正値（０．１倍）による補正を実施する。
（ハ）さらに、車両が停止状態から走行開始した以後の加速度はハイパスフイルタの影響で符号が反転してしまい不確実な状態になるので、これの対策として、走行開始から最大加速度値（ピークホールド値）を取得した後の所定時間（１０秒〜５０秒）は加速度センサのデータを使用せずにピークホールド値にて補正を行なうようにしている。
（ニ）そして、ｙ軸加速度により右折・左折を判定する角度を読込む。
以上の（イ）〜（ニ）処理を行った後、メインルーチンのステップ２４に戻る。
【００４２】
《加速度センサ停止判定データ読取処理》
ステップ２４の処理は０．１秒毎に上下方向（ｚ軸方向）の加速度を読込む。
メインルーチンでは、これを１５回分（１．５秒）完了（図３のステップ４４でＹｅｓ）後、停止判定処理にて判定処理（図３のステップ４５）を行なう。
ステップ２４の加速度センサ停止判定データ読取処理を行なったら、ステップ２５で１秒カウンタが１秒か調べ、Ｎｏ（１秒未満）であればステップ４４へ飛び、Ｙｅｓ（１秒）であればステップ２６でＧＰＳアンテナデータ読取処理を行なう。
【００４３】
《ＧＰＳアンテナデータ読取処理》
加速度データで緯度・経度を求めるためには以前の位置（緯度・経度）と進行方向を基点として算出する必要があるので、ステップ２６のＧＰＳアンテナデータ読取処理は、そのためのＧＰＳデータを記録保持するステップである。緯度、経度、方位、速度の各テーブルを用意し、そこにＧＰＳ測位があればその値を各テーブルに記録保持している。
【００４４】
《加速度データ算出処理》
ステップ２７の加速度データ算出処理では、加速度データから１秒分の移動距離を求め、これと前回のＧＰＳ緯度・経度・方位とから加速度の緯度・経度を求めている。また、１秒毎の角度が３０度以上であれば「曲がった」と判断する。
【００４５】
《測位状態判定処理》
ステップ２８の測位状態判定処理は、ＧＰＳの測位／未測位状態で、どのデータ（緯度・経度）を使用するのかの判断モジュールである。結果は「測位状態スイッチ（ＳＷ）」テーブルに３〜０のどれかの値を出力する。
数字の意味は以下の通りとする。
（イ）測位状態ＳＷ＝３：
ＧＰＳ測位中を意味する。ＧＰＳの緯度・経度データを使用する。これと同時に、予めメモリーに記憶してあるトンネルポイントと位置比較する。 （ロ）測位状態ＳＷ＝２：
トンネルポイント通過後のＧＰＳ未測位状態を表わす。加速度センサーにて位置算出する状態とする。
（ハ）測位状態ＳＷ＝１：
トンネルポイント以外でＧＰＳ未測位状態を表わす。加速度センサーにて位置算出する状態とする。
このように、ＳＷ＝１と２の違いは２は受信装置が予定していたトンネルでのＧＰＳ未測位状態となったとき、１はそれ以外（すなわち警告対象外）のトンネルでのＧＰＳ未測位状態となったときである。
（ニ）測位状態ＳＷ＝０：
位置算出不可の状態。復帰はＧＰＳ測位するまでは、この状態を保持する（警告処理不可能状態）
【００４６】
《不可判定０となる場合》
また、不可判定は次のようにしている。
（１）ＳＷ＝２の場合は、トンネルポイントから出口迄の距離を通過した以降にＧＰＳ測位しなければ０とする。
（２）ＳＷ＝１の場合は、トンネル距離を５００ｍとしてセットし、その距離通過後にＧＰＳ測位しなければ０とする。
（３）ＳＷ＝１の場合が１０秒経過した後に、曲がったか（３０度以上）若しくは２回停止判定した場合に０とする。
【００４７】
《測位状態判定処理の結果》
以上のステップ２８の測位状態判定を行った結果、ステップ２９で測位状態スイッチが３（ＧＰＳ測位中）か、２又は１（加速度補間中）か、０（未測位で加速度補間不可）かを調べる。
結果が３であればステップ３３へ、２又は１であればステップ３１へ、０であればステップ３０へ進む。
ステップ３０では、緯度・経度はＧＰＳ結果を保持することとして、ステップ４３へ進む。
ステップ３１では、緯度・経度は加速度センサ結果を使用し、その後ステップ４１へ進む。
ステップ３３では、緯度・経度はＧＰＳ結果を使用し、その後ステップ４１へ進む。
ステップ４１では警告するポイントか調べ、Ｎｏ（警告なし）であればステップ４４へ進み、Ｙｅｓ（警告ポイント）であればその後ステップ４２へ進んで、警告処理をした後、ステップ４３へ進み、ステップ４３で１秒カウンタを０にしてステップ４４へ進む。ステップ４４で１．５秒カウンタが１．５秒となったか調べ、Ｎｏ（１．５秒未満）であればステップ２２へ戻り、Ｙｅｓ（１．５秒）であればステップ４５で停止判定処理を行なう。
【００４８】
《停止判定処理》
ステップ４５の停止判定処理は、所定の時間（１秒〜１０秒）の８０％〜９０％以上の間にｚ軸（上下方向）加速度の値が１０ｍＧ以下ならば、車両は停止したと判断する処理である。そして停止していなければ、所定時間２０秒〜１分の間連続走行しているかチェックを行った後、メインルーチンへ戻る
ステップ４５で停止判定処理を行なった後は、ステップ４６で１．５秒カウンタを０にしてステップ２２へ戻る。
【００４９】
以上のように、従来は高価なジャイロセンサ等のシステムを用いなくてはトンネル内の取締機に対して対応できなかったが、本発明では上記のような各種の補正処理を行わせることによって、ドリフトの問題をハイパス・フィルタで解決し、ハイパス・フィルタを接続したことの弊害を一定時間加速度のピークホールド値を用いることと、全体のレベルダウン問題を［前回ＧＰＳの速度／ｘ軸加速度センサによる速度］の補正で解決し、また連続走行時の加速と停止からの加速との相違の問題を走行開始から一定時間経過後に加速度データの値に所定の係数（例えば、０．０５〜０．５のうちのいずれかの値）を乗じることで解決し、またｙ方向の加速度とｚ方向の加速度も有効利用することで、ジャイロセンサ等のシステムを用いなくても「加速度センサだけ」でトンネル内の取締機に対して対応する受信装置の実用化が可能となった。
【符号の説明】
【００５０】
１００ 本発明に係る受信装置
５０ 加速度センサ
１１０ ソーラバッテリー
１１１ 電源制御部
１１２ 充電式電池
１２０ ＧＰＳモジュール
１２１ ＧＰＳ受信器
１２２ 位置検出／速度演算部
１３０ 主制御部（ＣＰＵ）
１３０ 距離・位置・速度データ受信部
１５０ 位置・登録データメモリ
１５０ａ 高速道／一般道・制限速度データ
１５０ｂ トンネル情報
１６０ Ｘ・Ｋバンドのレーダー受信部
１６１ 高周波受信器
１６１ａ 信号処理部
１７０ 無線受信部
１７１ ３５０ＭＨｚ高周波受信器
１７１ａ 信号レベル検出・検波器
１７２ ３０７ＭＨｚ高周波受信器
１７２ａ 信号レベル検出器
１７３ １６０ＭＨｚ帯高周波受信器
１７３ａ 信号レベル検出器
１８０ 赤外線検知部
１８１ 赤外線受信部
１９１ アナウンス・音声出力部
１９２ スピーカ
１９４ ワーニングランプ・設定状態ＬＥＤ表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路交通情報を自動車において受信し、前記受信の受信内容や受信状況に応じて運転者に報知する道路交通情報の受信装置であって、前記自動車の位置と前記自動車の速度を演算するＧＰＳモジュールと、位置に対応した道路交通情報を登録している位置登録データメモリと、前記ＧＰＳモジュールから位置および速度データを受信し前記位置登録データメモリから現在位置に対応した道路交通情報を得て制御を行うＣＰＵと、前記道路交通情報を聴覚的または視覚的に運転者に報知する報知部と、を備えた道路交通情報の受信装置において、
前記位置登録データメモリの中にトンネル情報であるトンネルの位置・出口までの距離・方向のデータを登録し、
加速度センサを備え、
前記ＣＰＵが、前記ＧＰＳモジュールから受信しなくなったら前記トンネル情報と前記加速度センサからの加速度データを用いて自車の位置と車速を算出し、自車がトンネル内の取締機に近づきかつ制限速度超過のとき減速を促す警告をすることを特徴とする道路交通情報受信装置。
【請求項２】
前記加速度センサの加速度データをハイパス・フィルタを介して用いるようにし、かつ、走行開始時から所定時間は前記ハイパス・フィルタを介して得られた加速度のピークホールドを行い、前記ピークホールド値を用いて自車の位置と車速を算出し、自車がトンネル内の取締機に近づきかつ制限速度超過のとき減速を促す警告をすることを特徴とする請求項１記載の道路交通情報受信装置。
【請求項３】
前記加速度センサの加速度データをハイパス・フィルタを介して用いるようにし、かつ、前記ハイパス・フィルタを介して得られた加速度を［前回ＧＰＳの速度／ｘ軸加速度センサによる速度］の値で補正することを特徴とする請求項１記載の道路交通情報受信装置。
【請求項４】
前記加速度センサの加速度データをハイパス・フィルタを介して用いるようにし、かつ、走行開始から所定時間経過後から前記ハイパス・フィルタを介して得られた加速度の値に所定の係数を乗じて用いることを特徴とする請求項１記載の道路交通情報受信装置。
【請求項５】
前記加速度センサのｙ軸の加速度データを用いて車両が所定の角度より大きく曲がったことを検知したら停止判定することを特徴とする請求項１記載の道路交通情報受信装置。
【請求項６】
前記加速度センサのｚ軸の加速度データが所定時間中に所定％以上の時間で所定レベル以内のときは「自動車は停止している」とするチェックを設けたことを特徴とする請求項１記載の道路交通情報受信装置。
【請求項７】
前記ＣＰＵが、前記トンネル情報と前記加速度センサからの加速度データを用いて自車の位置を算出したら、トンネルの出口が近いことの案内又は現在時間から日中か夜か判断して日中ならばライトを消すことを促す案内をすることを特徴とする請求項１記載の道路交通情報受信装置。
【請求項１】
道路交通情報を自動車において受信し、前記受信の受信内容や受信状況に応じて運転者に報知する道路交通情報の受信装置であって、前記自動車の位置と前記自動車の速度を演算するＧＰＳモジュールと、位置に対応した道路交通情報を登録している位置登録データメモリと、前記ＧＰＳモジュールから位置および速度データを受信し前記位置登録データメモリから現在位置に対応した道路交通情報を得て制御を行うＣＰＵと、前記道路交通情報を聴覚的または視覚的に運転者に報知する報知部と、を備えた道路交通情報の受信装置において、
前記位置登録データメモリの中にトンネル情報であるトンネルの位置・出口までの距離・方向のデータを登録し、
加速度センサを備え、
前記ＣＰＵが、前記ＧＰＳモジュールから受信しなくなったら前記トンネル情報と前記加速度センサからの加速度データを用いて自車の位置と車速を算出し、自車がトンネル内の取締機に近づきかつ制限速度超過のとき減速を促す警告をすることを特徴とする道路交通情報受信装置。
【請求項２】
前記加速度センサの加速度データをハイパス・フィルタを介して用いるようにし、かつ、走行開始時から所定時間は前記ハイパス・フィルタを介して得られた加速度のピークホールドを行い、前記ピークホールド値を用いて自車の位置と車速を算出し、自車がトンネル内の取締機に近づきかつ制限速度超過のとき減速を促す警告をすることを特徴とする請求項１記載の道路交通情報受信装置。
【請求項３】
前記加速度センサの加速度データをハイパス・フィルタを介して用いるようにし、かつ、前記ハイパス・フィルタを介して得られた加速度を［前回ＧＰＳの速度／ｘ軸加速度センサによる速度］の値で補正することを特徴とする請求項１記載の道路交通情報受信装置。
【請求項４】
前記加速度センサの加速度データをハイパス・フィルタを介して用いるようにし、かつ、走行開始から所定時間経過後から前記ハイパス・フィルタを介して得られた加速度の値に所定の係数を乗じて用いることを特徴とする請求項１記載の道路交通情報受信装置。
【請求項５】
前記加速度センサのｙ軸の加速度データを用いて車両が所定の角度より大きく曲がったことを検知したら停止判定することを特徴とする請求項１記載の道路交通情報受信装置。
【請求項６】
前記加速度センサのｚ軸の加速度データが所定時間中に所定％以上の時間で所定レベル以内のときは「自動車は停止している」とするチェックを設けたことを特徴とする請求項１記載の道路交通情報受信装置。
【請求項７】
前記ＣＰＵが、前記トンネル情報と前記加速度センサからの加速度データを用いて自車の位置を算出したら、トンネルの出口が近いことの案内又は現在時間から日中か夜か判断して日中ならばライトを消すことを促す案内をすることを特徴とする請求項１記載の道路交通情報受信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２０３８８１（Ｐ２０１０−２０３８８１Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４８９８７（Ｐ２００９−４８９８７）
【出願日】平成２１年３月３日（２００９．３．３）
【出願人】（５９３０２６６２７）セルスター工業株式会社 (19)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３日（２００９．３．３）
【出願人】（５９３０２６６２７）セルスター工業株式会社 (19)
【Ｆターム（参考）】
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