車両速度計算装置及び車両速度計算方法及び車両速度計算プログラム
【課題】レーダの観測データから車両の速度を高精度で求める。
【解決手段】車両速度計算装置１００において、車両検出部１０３は、合成開口レーダ（ＳＡＲ）によって、道路が敷設された地域を観測し、その結果として得られたレーダ画像２０１から、道路の近傍に存在する車両を検出する。ドップラシフト量推定部１０４は、道路３０１の位置と車両検出部１０３が検出した車両のレーダ画像２０１における位置との間の距離に基づいてドップラシフト量を推定する。速度計算部１０５は、ドップラシフト量推定部１０４が推定したドップラシフト量を車両検出部１０３が検出した車両の速度へ換算する。
【解決手段】車両速度計算装置１００において、車両検出部１０３は、合成開口レーダ（ＳＡＲ）によって、道路が敷設された地域を観測し、その結果として得られたレーダ画像２０１から、道路の近傍に存在する車両を検出する。ドップラシフト量推定部１０４は、道路３０１の位置と車両検出部１０３が検出した車両のレーダ画像２０１における位置との間の距離に基づいてドップラシフト量を推定する。速度計算部１０５は、ドップラシフト量推定部１０４が推定したドップラシフト量を車両検出部１０３が検出した車両の速度へ換算する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両速度計算装置及び車両速度計算方法及び車両速度計算プログラムに関するものである。本発明は、特に、合成開口レーダ（ＳＡＲ）画像と道路地図による車両監視技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、海上を観測したＳＡＲ画像に対して、画像の輝度が一定の閾値以上のものを船舶として検出し、船舶とその航跡（ｗａｋｅ）のずれ量からドップラシフトを算出して船舶の速度を算出するものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−４３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両の速度を算出するために従来技術を利用した場合、単に輝度の閾値で車両を検出することになるため、車両以外の物体を車両として検出したり、車両とその車両が実際には走行していない道路とのずれ量からドップラシフトを算出したりする可能性があった。
【０００５】
本発明は、例えば、レーダの観測データから車両の速度を高精度で求めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一の態様に係る車両速度計算装置は、
飛行体に搭載されたレーダにより、道路が敷設された地表面を観測して得られた観測データを予め記憶する記憶装置と、データ処理を行う処理装置とを具備し、
前記記憶装置に記憶された観測データから、前記道路の近傍に存在する車両を前記処理装置により検出する車両検出部と、
前記道路の位置と前記車両検出部が検出した車両の前記観測データにおける位置との間の距離を前記処理装置により計算し、計算した距離に基づいてドップラシフト量を推定するドップラシフト量推定部と、
前記ドップラシフト量推定部が推定したドップラシフト量を前記車両検出部が検出した車両の速度へ前記処理装置により換算する速度計算部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
前記記憶装置は、前記観測データとして、前記レーダにより前記地表面を異なる時刻に観測して得られた複数の観測データを予め記憶し、
前記車両速度計算装置は、さらに、
前記記憶装置に記憶された複数の観測データの差分を前記処理装置により抽出し、抽出した差分を示す差分データを前記記憶装置に記憶する差分抽出部を備え、
前記車両検出部は、前記差分抽出部が前記記憶装置に記憶した差分データから、前記道路の近傍に存在する車両を検出することを特徴とする。
【０００８】
前記車両速度計算装置は、さらに、
前記記憶装置に記憶された複数の観測データを前記処理装置によりオルソ補正する観測データ補正部を備え、
前記差分抽出部は、前記差分として、前記観測データ補正部がオルソ補正した複数の観測データの差分を抽出することを特徴とする。
【０００９】
前記車両検出部は、前記道路の近傍に存在する車両として、前記道路の位置から、所定の速度の車両について生じるドップラシフト量に対応する距離以内の車両を検出することを特徴とする。
【００１０】
前記記憶装置は、さらに、前記飛行体の速度Ｖと前記飛行体の高度Ｒと前記レーダのオフナディア角θとを予め記憶し、
前記ドップラシフト量推定部は、さらに、前記車両検出部が検出した車両の前記観測データにおける位置から前記飛行体の進行方向と平行に引いた直線と前記道路とがなす角度αを前記処理装置により計算し、
前記速度計算部は、前記記憶装置に記憶された速度Ｖと高度Ｒとオフナディア角θと前記ドップラシフト量推定部が計算した角度αとを用いて前記ドップラシフト量推定部が推定したドップラシフト量Ｘを前記車両検出部が検出した車両の速度ＶＴへ換算することを特徴とする。
【００１１】
前記速度計算部は、ＶＴ＝−（Ｘ×Ｖ）／Ｒ／ｓｉｎθ／ｓｉｎαを計算して、前記車両検出部が検出した車両の速度ＶＴを求めることを特徴とする。
【００１２】
前記車両検出部は、前記記憶装置に記憶された観測データから、前記道路の近傍に存在する車両を複数検出し、
前記速度計算部は、前記車両検出部が検出した車両ごとに速度を求め、前記車両検出部が検出した車両の数とそれぞれの速度とを示す速度データを前記記憶装置に記憶し、
前記車両速度計算装置は、さらに、
前記速度計算部が前記記憶装置に記憶した速度データを前記処理装置により分析する速度データ分析部を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の一の態様に係る車両速度計算方法は、
記憶装置が、飛行体に搭載されたレーダにより、道路が敷設された地表面を観測して得られた観測データを記憶し、
処理装置が、前記記憶装置に記憶された観測データから、前記道路の近傍に存在する車両を検出し、
前記処理装置が、前記道路の位置と前記検出した車両の前記観測データにおける位置との間の距離を計算し、
前記処理装置が、前記計算した距離に基づいてドップラシフト量を推定し、
前記処理装置が、前記推定したドップラシフト量を前記検出した車両の速度へ換算することを特徴とする。
【００１４】
本発明の一の態様に係る車両速度計算プログラムは、
飛行体に搭載されたレーダにより、道路が敷設された地表面を観測して得られた観測データを予め記憶する記憶装置と、データ処理を行う処理装置とを具備するコンピュータにより実行される車両速度計算プログラムであって、
前記記憶装置に記憶された観測データから、前記道路の近傍に存在する車両を前記処理装置により検出する車両検出処理と、
前記道路の位置と前記車両検出処理が検出した車両の前記観測データにおける位置との間の距離を前記処理装置により計算し、計算した距離に基づいてドップラシフト量を推定するドップラシフト量推定処理と、
前記ドップラシフト量推定処理が推定したドップラシフト量を前記車両検出処理が検出した車両の速度へ前記処理装置により換算する速度計算処理とをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００１５】
前記記憶装置は、前記観測データとして、前記レーダにより前記地表面を異なる時刻に観測して得られた複数の観測データを予め記憶し、
前記車両速度計算プログラムは、さらに、
前記記憶装置に記憶された複数の観測データの差分を前記処理装置により抽出し、抽出した差分を示す差分データを前記記憶装置に記憶する差分抽出処理をコンピュータに実行させ、
前記車両検出処理は、前記差分抽出処理が前記記憶装置に記憶した差分データから、前記道路の近傍に存在する車両を検出することを特徴とする。
【００１６】
前記車両速度計算プログラムは、さらに、
前記記憶装置に記憶された複数の観測データを前記処理装置によりオルソ補正する観測データ補正処理をコンピュータに実行させ、
前記差分抽出処理は、前記差分として、前記観測データ補正処理がオルソ補正した複数の観測データの差分を抽出することを特徴とする。
【００１７】
前記車両検出処理は、前記道路の近傍に存在する車両として、前記道路の位置から、所定の速度の車両について生じるドップラシフト量に対応する距離以内の車両を検出することを特徴とする。
【００１８】
前記記憶装置は、さらに、前記飛行体の速度Ｖと前記飛行体の高度Ｒと前記レーダのオフナディア角θとを予め記憶し、
前記ドップラシフト量推定処理は、さらに、前記車両検出処理が検出した車両の前記観測データにおける位置から前記飛行体の進行方向と平行に引いた直線と前記道路とがなす角度αを前記処理装置により計算し、
前記速度計算処理は、前記記憶装置に記憶された速度Ｖと高度Ｒとオフナディア角θと前記ドップラシフト量推定処理が計算した角度αとを用いて前記ドップラシフト量推定処理が推定したドップラシフト量Ｘを前記車両検出処理が検出した車両の速度ＶＴへ換算することを特徴とする。
【００１９】
前記速度計算処理は、ＶＴ＝−（Ｘ×Ｖ）／Ｒ／ｓｉｎθ／ｓｉｎαを計算して、前記車両検出処理が検出した車両の速度ＶＴを求めることを特徴とする。
【００２０】
前記車両検出処理は、前記記憶装置に記憶された観測データから、前記道路の近傍に存在する車両を複数検出し、
前記速度計算処理は、前記車両検出処理が検出した車両ごとに速度を求め、前記車両検出処理が検出した車両の数とそれぞれの速度とを示す速度データを前記記憶装置に記憶し、
前記車両速度計算プログラムは、さらに、
前記速度計算処理が前記記憶装置に記憶した速度データを前記処理装置により分析する速度データ分析処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の一の態様によれば、車両速度計算装置において、車両検出部が、レーダの観測データから、道路の近傍に存在する車両を検出し、ドップラシフト量推定部が、前記道路の位置と前記車両検出部が検出した車両の前記観測データにおける位置との間の距離に基づいてドップラシフト量を推定し、速度計算部が、前記ドップラシフト量推定部が推定したドップラシフト量を前記車両検出部が検出した車両の速度へ換算することにより、レーダの観測データから車両の速度を高精度で求めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態１に係る車両速度計算装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係るレーダ画像の一例を示す図である。
【図３】実施の形態１に係るレーダ画像の一例を示す図である。
【図４】実施の形態１に係る車両速度計算装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図５】実施の形態１に係る車両速度計算装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態１に係る差分抽出処理の内容を示す図である。
【図７】実施の形態１に係るドップラシフト量推定処理の内容を示す図である。
【図８】実施の形態２に係る速度計算処理の内容を示す図である。
【図９】実施の形態２に係る速度計算処理の内容を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
【００２４】
実施の形態１．
図１は、車両速度計算装置１００の構成を示すブロック図である。
【００２５】
図１において、車両速度計算装置１００は、観測データ補正部１０１、差分抽出部１０２、車両検出部１０３、ドップラシフト量推定部１０４、速度計算部１０５、速度データ分析部１０６を備える。また、車両速度計算装置１００は、処理装置１５１、記憶装置１５２、入力装置１５３、出力装置１５４等のハードウェアを備える。
【００２６】
車両速度計算装置１００の各部の動作については後述する。
【００２７】
処理装置１５１は、データ処理を行う。処理装置１５１は、車両速度計算装置１００の各部でデータや情報の演算、加工、読み取り、書き込み等を行うために利用される。
【００２８】
記憶装置１５２は、レーダ画像２０１、地図データ２０２等のデータを記憶する。記憶装置１５２は、車両速度計算装置１００の各部でデータや情報を記憶するために利用される。
【００２９】
レーダ画像２０１は、飛行体（人工衛星、航空機等）に搭載されたレーダにより、地表面を観測して得られる観測データの一例である。本実施の形態では、レーダの一例である合成開口レーダ（ＳＡＲ）によって、道路が敷設された地域を観測し、その結果としてレーダ画像２０１を得るものとする。合成開口レーダが上空から地表面に向けて電波を発射すると、その電波は地面あるいは地上の自然物や人工物等で反射して散乱波となる。この散乱波の散乱強度を測定し、その結果を画像化することによりレーダ画像２０１を得ることができる。通常、レーダ画像２０１では、画素ごとに、対応する地上の位置における散乱強度が輝度で表されている。
【００３０】
地図データ２０２は、合成開口レーダにより観測される地域の地図を記録したものであり、当該地域に敷設されている道路の位置等を示すデータである。
【００３１】
入力装置１５３は、データの入力を受け付ける。入力装置１５３は、車両速度計算装置１００の各部でデータや情報の入力をユーザ等から受け付けるために利用される。
【００３２】
出力装置１５４は、データを出力する。出力装置１５４は、車両速度計算装置１００の各部でユーザ等に対してデータや情報を出力するために利用される。
【００３３】
図２及び図３は、レーダ画像２０１の一例を示す図である。
【００３４】
合成開口レーダにより車両等の移動物体を観測すると、物体が本来あるべき位置から離れた場所に映像化される。これをドップラシフトという。離れ具合（即ち、ドップラシフト量）は物体の速度に比例する。図２及び図３の例では、実際の車両は道路３０１上を走行しているが、レーダ画像２０１上の移動車両は道路３０１からドップラシフト量の分ずれて表示されている。図２の例では、車両が、飛行体３００の進行方向（即ち、合成開口レーダの進行方向）に対して垂直方向、かつ、合成開口レーダに近づく方向に移動しているため、合成開口レーダの進行方向にずれて画像化されている。一方、図３の例では、車両が、合成開口レーダから遠ざかる方向に移動しているため、合成開口レーダの進行方向と逆方向にずれて画像化されている。
【００３５】
道路３０１と車両との距離を計測すれば車両の速度が分かるが、道路及び車両を１枚のレーダ画像２０１から自動的に認識するのは困難である。そこで、本実施の形態では、２枚のレーダ画像２０１と地図データ２０２を用いて、車両の抽出及び速度計測を自動的に行うようにする。
【００３６】
そのために、本実施の形態では、記憶装置１５２は、レーダ画像２０１を複数記憶しており、それぞれのレーダ画像２０１は、合成開口レーダにより同じ地域を異なる時刻に観測して得られたものであるとする。具体的には、記憶装置１５２は、道路を走行する車両が多いか又は少なくとも一定数あると推測される時刻（例えば、日中）に観測して得られたレーダ画像２０１と、道路を走行する車両が少ないか又はほとんどないと推測される時刻（例えば、夜間）に観測して得られたレーダ画像２０１とを予め記憶しているものとする。
【００３７】
図４は、車両速度計算装置１００のハードウェア構成の一例を示す図である。
【００３８】
図４において、車両速度計算装置１００は、コンピュータであり、ＬＣＤ９０１（Ｌｉｑｕｉｄ・Ｃｒｙｓｔａｌ・Ｄｉｓｐｌａｙ）、キーボード９０２（Ｋ／Ｂ）、マウス９０３、ＦＤＤ９０４（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ・Ｄｉｓｋ・Ｄｒｉｖｅ）、ＣＤＤ９０５（Ｃｏｍｐａｃｔ・Ｄｉｓｃ・Ｄｒｉｖｅ）、プリンタ９０６といったハードウェアデバイスを備えている。これらのハードウェアデバイスはケーブルや信号線で接続されている。ＬＣＤ９０１の代わりに、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ・Ｒａｙ・Ｔｕｂｅ）、あるいは、その他の表示装置が用いられてもよい。マウス９０３の代わりに、タッチパネル、タッチパッド、トラックボール、ペンタブレット、あるいは、その他のポインティングデバイスが用いられてもよい。
【００３９】
車両速度計算装置１００は、プログラムを実行するＣＰＵ９１１（Ｃｅｎｔｒａｌ・Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ・Ｕｎｉｔ）を備えている。ＣＰＵ９１１は、処理装置１５１の一例である。ＣＰＵ９１１は、バス９１２を介してＲＯＭ９１３（Ｒｅａｄ・Ｏｎｌｙ・Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ９１４（Ｒａｎｄｏｍ・Ａｃｃｅｓｓ・Ｍｅｍｏｒｙ）、通信ボード９１５、ＬＣＤ９０１、キーボード９０２、マウス９０３、ＦＤＤ９０４、ＣＤＤ９０５、プリンタ９０６、ＨＤＤ９２０（Ｈａｒｄ・Ｄｉｓｋ・Ｄｒｉｖｅ）と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。ＨＤＤ９２０の代わりに、フラッシュメモリ、光ディスク装置、メモリカードリーダライタ又はその他の記憶媒体が用いられてもよい。
【００４０】
ＲＡＭ９１４は、揮発性メモリの一例である。ＲＯＭ９１３、ＦＤＤ９０４、ＣＤＤ９０５、ＨＤＤ９２０は、不揮発性メモリの一例である。これらは、記憶装置１５２の一例である。通信ボード９１５、キーボード９０２、マウス９０３、ＦＤＤ９０４、ＣＤＤ９０５は、入力装置１５３の一例である。また、通信ボード９１５、ＬＣＤ９０１、プリンタ９０６は、出力装置１５４の一例である。
【００４１】
通信ボード９１５は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ・Ａｒｅａ・Ｎｅｔｗｏｒｋ）等に接続されている。通信ボード９１５は、ＬＡＮに限らず、ＩＰ−ＶＰＮ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ・Ｐｒｏｔｏｃｏｌ・Ｖｉｒｔｕａｌ・Ｐｒｉｖａｔｅ・Ｎｅｔｗｏｒｋ）、広域ＬＡＮ、ＡＴＭ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ・Ｔｒａｎｓｆｅｒ・Ｍｏｄｅ）ネットワークといったＷＡＮ（Ｗｉｄｅ・Ａｒｅａ・Ｎｅｔｗｏｒｋ）、あるいは、インターネットに接続されていても構わない。ＬＡＮ、ＷＡＮ、インターネットは、ネットワークの一例である。
【００４２】
ＨＤＤ９２０には、オペレーティングシステム９２１（ＯＳ）、ウィンドウシステム９２２、プログラム群９２３、ファイル群９２４が記憶されている。プログラム群９２３のプログラムは、ＣＰＵ９１１、オペレーティングシステム９２１、ウィンドウシステム９２２により実行される。プログラム群９２３には、本実施の形態の説明において「〜部」として説明する機能を実行するプログラムが含まれている。プログラムは、ＣＰＵ９１１により読み出され実行される。ファイル群９２４には、本実施の形態の説明において、「〜データ」、「〜情報」、「〜ＩＤ（識別子）」、「〜フラグ」、「〜結果」として説明するデータや情報や信号値や変数値やパラメータが、「〜ファイル」や「〜データベース」や「〜テーブル」の各項目として含まれている。「〜ファイル」や「〜データベース」や「〜テーブル」は、ＲＡＭ９１４やＨＤＤ９２０等の記憶媒体に記憶される。ＲＡＭ９１４やＨＤＤ９２０等の記憶媒体に記憶されたデータや情報や信号値や変数値やパラメータは、読み書き回路を介してＣＰＵ９１１によりメインメモリやキャッシュメモリに読み出され、抽出、検索、参照、比較、演算、計算、制御、出力、印刷、表示といったＣＰＵ９１１の処理（動作）に用いられる。抽出、検索、参照、比較、演算、計算、制御、出力、印刷、表示といったＣＰＵ９１１の処理中、データや情報や信号値や変数値やパラメータは、メインメモリやキャッシュメモリやバッファメモリに一時的に記憶される。
【００４３】
本実施の形態の説明において用いるブロック図やフローチャートの矢印の部分は主としてデータや信号の入出力を示す。データや信号は、ＲＡＭ９１４等のメモリ、ＦＤＤ９０４のフレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤＤ９０５のコンパクトディスク（ＣＤ）、ＨＤＤ９２０の磁気ディスク、光ディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ・Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ・Ｄｉｓｃ）、あるいは、その他の記録媒体に記録される。また、データや信号は、バス９１２、信号線、ケーブル、あるいは、その他の伝送媒体により伝送される。
【００４４】
本実施の形態の説明において「〜部」として説明するものは、「〜回路」、「〜装置」、「〜機器」であってもよく、また、「〜ステップ」、「〜工程」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。即ち、「〜部」として説明するものは、ＲＯＭ９１３に記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。あるいは、「〜部」として説明するものは、ソフトウェアのみ、あるいは、素子、デバイス、基板、配線といったハードウェアのみで実現されていても構わない。あるいは、「〜部」として説明するものは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、あるいは、ソフトウェアとハードウェアとファームウェアとの組み合わせで実現されていても構わない。ファームウェアとソフトウェアは、プログラムとして、フレキシブルディスク、コンパクトディスク、磁気ディスク、光ディスク、ＤＶＤ等の記録媒体に記憶される。プログラムはＣＰＵ９１１により読み出され、ＣＰＵ９１１により実行される。即ち、プログラムは、本実施の形態の説明で述べる「〜部」としてコンピュータを機能させるものである。あるいは、プログラムは、本実施の形態の説明で述べる「〜部」の手順や方法をコンピュータに実行させるものである。
【００４５】
図５は、本実施の形態に係る車両速度計算装置１００の動作（本実施の形態に係る車両速度計算方法、本実施の形態に係る車両速度計算プログラムの処理手順）を示すフローチャートである。
【００４６】
図５のステップＳ１０１において、観測データ補正部１０１は、記憶装置１５２に記憶された複数のレーダ画像２０１を処理装置１５１によりオルソ補正する（観測対象地域の標高データ等を用いて、それぞれのレーダ画像２０１でのフォアショートニングによる歪みを補正する）。前述したように、レーダ画像２０１のうち、１枚は車両監視を実施したい瞬間（日中等、交通量の多い時間帯）における画像であり、もう１枚は平日夜間等、交通量の少ない時間帯に観測された画像である。ここでは、前者をＳＡＲデータ２０３ａ、後者をＳＡＲデータ２０３ｂとする。観測データ補正部１０１は、ＳＡＲデータ２０３ａ，ｂをオルソ補正して、ＳＡＲオルソ画像２０４ａ，ｂを処理装置１５１により生成する。そして、観測データ補正部１０１は、これらのＳＡＲオルソ画像２０４ａ，ｂをレーダ画像２０１として記憶装置１５２に記憶する。なお、ここでは、ＳＡＲデータ２０３ａ，ｂもＳＡＲオルソ画像２０４ａ，ｂも画像化されたデータとして説明しているが、ＳＡＲデータ２０３ａ，ｂが画像化されたデータでなくとも、オルソ補正された２枚のレーダ画像２０１としてＳＡＲオルソ画像２０４ａ，ｂを得ることは可能である。また、前述したように、レーダ画像２０１は観測データの一例であるから、画像化されていない観測データを用いてステップＳ１０２以降の処理が実施されても構わない。
【００４７】
このように、本実施の形態では、異なる２つの時期のＳＡＲ観測画像をオルソ補正することにより、後述する両者の差分抽出、及び、道路地図との比較を実現している。
【００４８】
ステップＳ１０２において、差分抽出部１０２は、記憶装置１５２に記憶された複数のレーダ画像２０１の差分を処理装置１５１により抽出する。ここでは、図６に示すように、差分抽出部１０２は、ステップＳ１０１で観測データ補正部１０１が記憶装置１５２に記憶したＳＡＲオルソ画像２０４ａ，ｂ間の差分を処理装置１５１により抽出する。そして、差分抽出部１０２は、抽出した差分を示す差分データ２０５を記憶装置１５２に記憶する。
【００４９】
ステップＳ１０３において、車両検出部１０３は、記憶装置１５２に記憶されたレーダ画像２０１から、特定の道路の近傍に存在する車両を処理装置１５１により検出する。ここでは、車両検出部１０３は、ステップＳ１０２で差分抽出部１０２が記憶装置１５２に記憶した差分データ２０５から、地図データ２０２の地図に記載された道路３０１の近傍に存在する車両を処理装置１５１により検出する。差分データ２０５は、オルソ補正された２枚のレーダ画像２０１の差を求めたものである。即ち、差分データ２０５は、オルソ補正された差分画像である。そのため、差分データ２０５と地図データ２０２は重ね合わせることができる。車両検出部１０３は、差分データ２０５と地図データ２０２を重ね合わせた画像にて、車両程度の大きさ（例えば、長手方向の長さが２ｍ〜２０ｍ）であり、かつ、道路３０１に近い輝点（一定以上の輝度をもった画素あるいは画素群）を車両と判定する。このとき、車両検出部１０３は、道路３０１の位置から、一定の距離以内の輝点を、道路３０１に近い輝点とみなす。あるいは、車両検出部１０３は、道路３０１を所定の速度（例えば、１５０ｋｍ／ｈｏｕｒ等の一定の速度、地図で示された道路３０１の制限速度、制限速度＋１０ｋｍ／ｈｏｕｒ等の一定の超過速度）より速い速度で走行する車両はないと仮定し、道路３０１の位置から、当該速度で走行する車両について生じるドップラシフト量に対応する距離以内の輝点を、道路３０１に近い輝点とみなす（即ち、所定の速度以下で走行する車両のみを検出対象とする）。
【００５０】
このように、本実施の形態では、地図上の道路３０１の傍にある数ｍ〜数十ｍ程度の大きさの輝点を車両とみなすことで、車両の検出精度を向上させている。
【００５１】
ステップＳ１０４において、ドップラシフト量推定部１０４は、特定の道路の位置と車両検出部１０３が検出した車両のレーダ画像２０１における位置との間の距離を処理装置１５１により計算し、計算した距離に基づいてドップラシフト量を推定する。ここでは、ドップラシフト量推定部１０４は、図７に示すように、地図データ２０２における道路３０１の位置とステップＳ１０３で車両検出部１０３が検出した車両の位置との間の距離をドップラシフト量とみなす。速度計算部１０５は、ドップラシフト量推定部１０４が推定したドップラシフト量を車両検出部１０３が検出した車両の速度へ処理装置１５１により自動的に換算する。
【００５２】
このように、レーダ画像２０１では、移動物体が、その速度に比例して本来あるべき位置とずれた位置に映像化される特性があるので、本実施の形態では、前述した判定方法により抽出した輝点（車両）と道路３０１との距離を計測し、これを速度に換算することで車両の移動速度を計測することができる。
【００５３】
ステップＳ１０３において、車両検出部１０３が道路３０１の近傍に存在する車両を複数検出した場合、検出された車両ごとに、ステップＳ１０４の処理が実施される。ステップＳ１０４において、速度計算部１０５は、ステップＳ１０３で車両検出部１０３が検出した車両ごとに速度を処理装置１５１により求め、車両検出部１０３が検出した車両の数とそれぞれの速度とを示す速度データ２０６を記憶装置１５２に記憶する。速度データ２０６は、それぞれの車両の速度とともに、それぞれの車両の進行方向等を示すものであってもよい。
【００５４】
ステップＳ１０５において、速度データ分析部１０６は、速度計算部１０５が記憶装置１５２に記憶した速度データ２０６を処理装置１５１により分析する。例えば、速度データ分析部１０６は、全ての車両の速度を合計し、合計値を車両の数で割ることにより、車両の平均速度を処理装置１５１により算出する。算出された平均速度のデータは、道路計画や道路整備等、交通量制御のための施策を決定する際に利用することができる。また、例えば、速度データ分析部１０６は、上記と同様の計算方法で、車両の進行方向ごとに車両の平均速度を処理装置１５１により算出してもよい。算出された平均速度のデータは、上り方向及び下り方向に分けて、交通量制御のための施策を決定する際に利用することができる。
【００５５】
実施の形態２．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を説明する。
【００５６】
本実施の形態に係る車両速度計算装置１００の構成は、図１に示した実施の形態１のものと同様である。
【００５７】
レーダ画像２０１には、通常、観測時の飛行体３００の速度Ｖ及び高度Ｒ、合成開口レーダのオフナディア角θ等の属性データが付加される。本実施の形態では、記憶装置１５２は、レーダ画像２０１とともに、速度Ｖ、高度Ｒ、オフナディア角θ等の属性データを記憶しているものとする。
【００５８】
以下、本実施の形態に係る車両速度計算装置１００の動作について、図５を用いて説明する。
【００５９】
本実施の形態において、図５のステップＳ１０１〜Ｓ１０３及びＳ１０５の処理は、実施の形態１のものと同様である。
【００６０】
ステップＳ１０４において、ドップラシフト量推定部１０４は、実施の形態１と同様に、地図データ２０２における道路３０１の位置とステップＳ１０３で車両検出部１０３が検出した車両の位置との間の距離をドップラシフト量（ドップラシフト量Ｘとする）とみなす。本実施の形態では、ドップラシフト量推定部１０４は、さらに、ステップＳ１０３で車両検出部１０３が検出した車両の位置から合成開口レーダの進行方向と平行に引いた直線と道路３０１とがなす角度αを処理装置１５１により計算する。速度計算部１０５は、記憶装置１５２に記憶された速度Ｖと高度Ｒとオフナディア角θとドップラシフト量推定部１０４が計算した角度αとを用いて、ドップラシフト量推定部１０４が推定したドップラシフト量Ｘを車両検出部１０３が検出した車両の速度ＶＴへ換算する。
【００６１】
以下、速度計算部１０５による速度ＶＴの計算処理の詳細について、図８及び図９を用いて説明する。
【００６２】
図８において、前述したように、合成開口レーダを搭載した飛行体３００の速度をＶとする。また、車両は合成開口レーダから距離Ｒだけ離れたところにあり、地表面上を速度ＶＴで走行しているとする。ＶＴは合成開口レーダから遠ざかる方向を正とするベクトルである。このとき、ベクトルＶＴを合成開口レーダのビーム照射方向（即ち、レンジ方向）に投影した速度ＶＲを求める。
【００６３】
まず、アジマス方向に投影した成分をＶＡとする。ＶＡは、合成開口レーダの進行方向と同じ方向を正、逆方向を負とするベクトルである。
ＶＡ＝ＶＴ×ｃｏｓα
ここで、前述したように、αは合成開口レーダの進行方向と車両の移動方向とのなす角である。
【００６４】
次に、ＶＡと直交し、かつ、地表面に平行な方向をクロストラック方向と呼ぶことにして、クロストラック方向に投影した速度ＶＣを求める。
ＶＣ＝ＶＴ×ｓｉｎα
【００６５】
最後にＶＣをレンジ方向に投影した成分をＶＲとする。ＶＲは、合成開口レーダから遠ざかる方向を正、合成開口レーダに近づく方向を負とするベクトルである。
ＶＲ＝ＶＣ×ｓｉｎθ＝ＶＴ×ｓｉｎα×ｓｉｎθ
ここで、前述したように、θはオフナディア角である。
【００６６】
なお、ここでは参考のためにＶＡも求めているが、速度ＶＴの計算には用いないため、ＶＡの計算は省略してもよい。
【００６７】
レーダ画像２０１にて、車両は、ＶＲに比例して合成開口レーダの進行方向（アジマス方向）と逆方向にずれて映る。前述したように、これがドップラシフトである。
【００６８】
図９において、前述したように、ドップラシフトによるレーダ画像２０１上の車両のずれ（即ち、ドップラシフト量）をＸとする（単位は、例えばメートルとし、距離で表す）。車両が合成開口レーダから遠ざかる場合、その車両は合成開口レーダの進行方向に対して逆方向にずれて画像化される。逆に、車両が合成開口レーダに近づく場合、その車両は合成開口レーダの進行方向と同じ方向にずれて画像化される。そのため、Ｘは、合成開口レーダの進行方向（即ち、アジマス方向）を正、逆方向を負として定義する。
Ｘ＝−（Ｒ／Ｖ）×ＶＲ
【００６９】
例えば、合成開口レーダを、衛星だいち（ＡＬＯＳ：Ａｄｖａｎｃｅｄ・Ｌａｎｄ・Ｏｂｓｅｒｖｉｎｇ・Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ）搭載のＰＡＬＳＡＲ（Ｐｈａｓｅｄ・Ａｒｒａｙ・ｔｙｐｅ・Ｌ−ｂａｎｄ・Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ・Ａｐｅｒｔｕｒｅ・Ｒａｄａｒ）とした場合、Ｒ≒１０００ｋｍ、Ｖ≒７ｋｍ／ｓｅｃ、θ≒４５度なので、仮に車両がＶＴ＝４０ｋｍ／ｈｏｕｒ（≒１１ｍ／ｓｅｃ）で衛星進行方向に直交する方向かつ離れる方向（ＶＡ＝０、ＶＣ＝４０ｋｍ／ｈｏｕｒ）へ移動しているとすると、
ＶＲ＝ＶＣ×ｓｉｎ（４５度）≒７．８ｍ／ｓｅｃ
Ｘ≒−（１０００ｋｍ／（７ｋｍ／ｓｅｃ））×７．８ｍ／ｓｅｃ≒−１．１ｋｍ
となる。即ち、車両は１．１ｋｍもずれた位置に画像化される。同様に、ＶＴ＝１００ｋｍ／ｈｏｕｒ（≒２７．７ｍ／ｓｅｃ）ならば、Ｘ≒−２．８ｋｍとなる。レーダ画像２０１の１画素は約１０ｍなので、この場合、車両は２８０画素もずれた位置に画像化されることになる。
【００７０】
以下、レーダ画像２０１上の車両のドップラシフトから、車両の速度を求める手順について説明する。
【００７１】
前提として、ドップラシフト量推定部１０４により、以下の処理が行われている。
（１）道路３０１に対して、車両が何画素離れているかを読み取る。ここではｍ画素とする。
（２）ドップラシフト量（距離）Ｘを求める。
Ｘ＝＋ｍ×Δ（合成開口レーダの進行方向と同じ方向に離れている場合）
Ｘ＝−ｍ×Δ（合成開口レーダの進行方向と逆方向に離れている場合）
ここで、Δは１画素あたりの距離である。
【００７２】
その上で、速度計算部１０５により、以下の処理が行われる。
（３）Ｘ＝−（Ｒ／Ｖ）×ＶＲより、ＶＲを求める。
ＶＲ＝−（Ｘ×Ｖ）／Ｒ
なお、ここでは、飛行体３００の高度をＲとみなしているが、より正確な計算を行うためには、飛行体３００から車両までの距離をＲとする必要がある。この場合、Ｒはレーダ画像２０１上で車両が合成開口レーダに近い側（図９では、左）から何画素であるかが分かれば算出できる（前述したように、通常配布されているレーダ画像２０１には、そのレーダ画像２０１から合成開口レーダまでの距離を計算するための付加情報が格納されている）。あるいは、飛行体３００の高度と、オフナディア角が分かれば、幾何学的に計算できる（前述したように、オフナディア角も通常はレーダ画像２０１の付加情報として与えられる）。合成開口レーダの進行速度Ｖもレーダ画像２０１の付加情報として得られるので既知とする。
（４）ＶＲとオフナディア角θより、クロストラック速度ＶＣを算出する。
ＶＣ＝ＶＲ／ｓｉｎθ
（５）道路３０１と合成開口レーダの進行方向のなす角αを求める（道路３０１がベクター情報として与えられていれば、そのままレーダ画像２０１における道路３０１の向きからαが求められるし、道路３０１がラスターデータとして与えられていれば、道路３０１の線を検出するためにエッジ検出やハフ変換といった技術を用いた上で同様の方法によりαが求められる）。
（６）ＶＣとαからＶＴを求める。
ＶＴ＝ＶＣ／ｓｉｎα＝ＶＲ／ｓｉｎθ／ｓｉｎα
なお、ＶＲ＝０（即ち、ＶＣ＝０であり、車両が静止しているか、合成開口レーダと平行に移動している）でないものとする。
【００７３】
このように、本実施の形態では、速度計算部１０５は、ＶＴ＝−（Ｘ×Ｖ）／Ｒ／ｓｉｎθ／ｓｉｎαを計算して、車両検出部１０３が検出した車両の速度ＶＴを処理装置１５１により求める。
【００７４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらのうち、２つ以上の実施の形態を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらのうち、１つの実施の形態を部分的に実施しても構わない。あるいは、これらのうち、２つ以上の実施の形態を部分的に組み合わせて実施しても構わない。
【符号の説明】
【００７５】
１００ 車両速度計算装置、１０１ 観測データ補正部、１０２ 差分抽出部、１０３ 車両検出部、１０４ ドップラシフト量推定部、１０５ 速度計算部、１０６ 速度データ分析部、１５１ 処理装置、１５２ 記憶装置、１５３ 入力装置、１５４ 出力装置、２０１ レーダ画像、２０２ 地図データ、２０３ａ，ｂ ＳＡＲデータ、２０４ａ，ｂ ＳＡＲオルソ画像、２０５ 差分データ、２０６ 速度データ、３００ 飛行体、３０１ 道路、９０１ ＬＣＤ、９０２ キーボード、９０３ マウス、９０４ ＦＤＤ、９０５ ＣＤＤ、９０６ プリンタ、９１１ ＣＰＵ、９１２ バス、９１３ ＲＯＭ、９１４ ＲＡＭ、９１５ 通信ボード、９２０ ＨＤＤ、９２１ オペレーティングシステム、９２２ ウィンドウシステム、９２３ プログラム群、９２４ ファイル群。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両速度計算装置及び車両速度計算方法及び車両速度計算プログラムに関するものである。本発明は、特に、合成開口レーダ（ＳＡＲ）画像と道路地図による車両監視技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、海上を観測したＳＡＲ画像に対して、画像の輝度が一定の閾値以上のものを船舶として検出し、船舶とその航跡（ｗａｋｅ）のずれ量からドップラシフトを算出して船舶の速度を算出するものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−４３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両の速度を算出するために従来技術を利用した場合、単に輝度の閾値で車両を検出することになるため、車両以外の物体を車両として検出したり、車両とその車両が実際には走行していない道路とのずれ量からドップラシフトを算出したりする可能性があった。
【０００５】
本発明は、例えば、レーダの観測データから車両の速度を高精度で求めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一の態様に係る車両速度計算装置は、
飛行体に搭載されたレーダにより、道路が敷設された地表面を観測して得られた観測データを予め記憶する記憶装置と、データ処理を行う処理装置とを具備し、
前記記憶装置に記憶された観測データから、前記道路の近傍に存在する車両を前記処理装置により検出する車両検出部と、
前記道路の位置と前記車両検出部が検出した車両の前記観測データにおける位置との間の距離を前記処理装置により計算し、計算した距離に基づいてドップラシフト量を推定するドップラシフト量推定部と、
前記ドップラシフト量推定部が推定したドップラシフト量を前記車両検出部が検出した車両の速度へ前記処理装置により換算する速度計算部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
前記記憶装置は、前記観測データとして、前記レーダにより前記地表面を異なる時刻に観測して得られた複数の観測データを予め記憶し、
前記車両速度計算装置は、さらに、
前記記憶装置に記憶された複数の観測データの差分を前記処理装置により抽出し、抽出した差分を示す差分データを前記記憶装置に記憶する差分抽出部を備え、
前記車両検出部は、前記差分抽出部が前記記憶装置に記憶した差分データから、前記道路の近傍に存在する車両を検出することを特徴とする。
【０００８】
前記車両速度計算装置は、さらに、
前記記憶装置に記憶された複数の観測データを前記処理装置によりオルソ補正する観測データ補正部を備え、
前記差分抽出部は、前記差分として、前記観測データ補正部がオルソ補正した複数の観測データの差分を抽出することを特徴とする。
【０００９】
前記車両検出部は、前記道路の近傍に存在する車両として、前記道路の位置から、所定の速度の車両について生じるドップラシフト量に対応する距離以内の車両を検出することを特徴とする。
【００１０】
前記記憶装置は、さらに、前記飛行体の速度Ｖと前記飛行体の高度Ｒと前記レーダのオフナディア角θとを予め記憶し、
前記ドップラシフト量推定部は、さらに、前記車両検出部が検出した車両の前記観測データにおける位置から前記飛行体の進行方向と平行に引いた直線と前記道路とがなす角度αを前記処理装置により計算し、
前記速度計算部は、前記記憶装置に記憶された速度Ｖと高度Ｒとオフナディア角θと前記ドップラシフト量推定部が計算した角度αとを用いて前記ドップラシフト量推定部が推定したドップラシフト量Ｘを前記車両検出部が検出した車両の速度ＶＴへ換算することを特徴とする。
【００１１】
前記速度計算部は、ＶＴ＝−（Ｘ×Ｖ）／Ｒ／ｓｉｎθ／ｓｉｎαを計算して、前記車両検出部が検出した車両の速度ＶＴを求めることを特徴とする。
【００１２】
前記車両検出部は、前記記憶装置に記憶された観測データから、前記道路の近傍に存在する車両を複数検出し、
前記速度計算部は、前記車両検出部が検出した車両ごとに速度を求め、前記車両検出部が検出した車両の数とそれぞれの速度とを示す速度データを前記記憶装置に記憶し、
前記車両速度計算装置は、さらに、
前記速度計算部が前記記憶装置に記憶した速度データを前記処理装置により分析する速度データ分析部を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の一の態様に係る車両速度計算方法は、
記憶装置が、飛行体に搭載されたレーダにより、道路が敷設された地表面を観測して得られた観測データを記憶し、
処理装置が、前記記憶装置に記憶された観測データから、前記道路の近傍に存在する車両を検出し、
前記処理装置が、前記道路の位置と前記検出した車両の前記観測データにおける位置との間の距離を計算し、
前記処理装置が、前記計算した距離に基づいてドップラシフト量を推定し、
前記処理装置が、前記推定したドップラシフト量を前記検出した車両の速度へ換算することを特徴とする。
【００１４】
本発明の一の態様に係る車両速度計算プログラムは、
飛行体に搭載されたレーダにより、道路が敷設された地表面を観測して得られた観測データを予め記憶する記憶装置と、データ処理を行う処理装置とを具備するコンピュータにより実行される車両速度計算プログラムであって、
前記記憶装置に記憶された観測データから、前記道路の近傍に存在する車両を前記処理装置により検出する車両検出処理と、
前記道路の位置と前記車両検出処理が検出した車両の前記観測データにおける位置との間の距離を前記処理装置により計算し、計算した距離に基づいてドップラシフト量を推定するドップラシフト量推定処理と、
前記ドップラシフト量推定処理が推定したドップラシフト量を前記車両検出処理が検出した車両の速度へ前記処理装置により換算する速度計算処理とをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００１５】
前記記憶装置は、前記観測データとして、前記レーダにより前記地表面を異なる時刻に観測して得られた複数の観測データを予め記憶し、
前記車両速度計算プログラムは、さらに、
前記記憶装置に記憶された複数の観測データの差分を前記処理装置により抽出し、抽出した差分を示す差分データを前記記憶装置に記憶する差分抽出処理をコンピュータに実行させ、
前記車両検出処理は、前記差分抽出処理が前記記憶装置に記憶した差分データから、前記道路の近傍に存在する車両を検出することを特徴とする。
【００１６】
前記車両速度計算プログラムは、さらに、
前記記憶装置に記憶された複数の観測データを前記処理装置によりオルソ補正する観測データ補正処理をコンピュータに実行させ、
前記差分抽出処理は、前記差分として、前記観測データ補正処理がオルソ補正した複数の観測データの差分を抽出することを特徴とする。
【００１７】
前記車両検出処理は、前記道路の近傍に存在する車両として、前記道路の位置から、所定の速度の車両について生じるドップラシフト量に対応する距離以内の車両を検出することを特徴とする。
【００１８】
前記記憶装置は、さらに、前記飛行体の速度Ｖと前記飛行体の高度Ｒと前記レーダのオフナディア角θとを予め記憶し、
前記ドップラシフト量推定処理は、さらに、前記車両検出処理が検出した車両の前記観測データにおける位置から前記飛行体の進行方向と平行に引いた直線と前記道路とがなす角度αを前記処理装置により計算し、
前記速度計算処理は、前記記憶装置に記憶された速度Ｖと高度Ｒとオフナディア角θと前記ドップラシフト量推定処理が計算した角度αとを用いて前記ドップラシフト量推定処理が推定したドップラシフト量Ｘを前記車両検出処理が検出した車両の速度ＶＴへ換算することを特徴とする。
【００１９】
前記速度計算処理は、ＶＴ＝−（Ｘ×Ｖ）／Ｒ／ｓｉｎθ／ｓｉｎαを計算して、前記車両検出処理が検出した車両の速度ＶＴを求めることを特徴とする。
【００２０】
前記車両検出処理は、前記記憶装置に記憶された観測データから、前記道路の近傍に存在する車両を複数検出し、
前記速度計算処理は、前記車両検出処理が検出した車両ごとに速度を求め、前記車両検出処理が検出した車両の数とそれぞれの速度とを示す速度データを前記記憶装置に記憶し、
前記車両速度計算プログラムは、さらに、
前記速度計算処理が前記記憶装置に記憶した速度データを前記処理装置により分析する速度データ分析処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の一の態様によれば、車両速度計算装置において、車両検出部が、レーダの観測データから、道路の近傍に存在する車両を検出し、ドップラシフト量推定部が、前記道路の位置と前記車両検出部が検出した車両の前記観測データにおける位置との間の距離に基づいてドップラシフト量を推定し、速度計算部が、前記ドップラシフト量推定部が推定したドップラシフト量を前記車両検出部が検出した車両の速度へ換算することにより、レーダの観測データから車両の速度を高精度で求めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態１に係る車両速度計算装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係るレーダ画像の一例を示す図である。
【図３】実施の形態１に係るレーダ画像の一例を示す図である。
【図４】実施の形態１に係る車両速度計算装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図５】実施の形態１に係る車両速度計算装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態１に係る差分抽出処理の内容を示す図である。
【図７】実施の形態１に係るドップラシフト量推定処理の内容を示す図である。
【図８】実施の形態２に係る速度計算処理の内容を示す図である。
【図９】実施の形態２に係る速度計算処理の内容を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
【００２４】
実施の形態１．
図１は、車両速度計算装置１００の構成を示すブロック図である。
【００２５】
図１において、車両速度計算装置１００は、観測データ補正部１０１、差分抽出部１０２、車両検出部１０３、ドップラシフト量推定部１０４、速度計算部１０５、速度データ分析部１０６を備える。また、車両速度計算装置１００は、処理装置１５１、記憶装置１５２、入力装置１５３、出力装置１５４等のハードウェアを備える。
【００２６】
車両速度計算装置１００の各部の動作については後述する。
【００２７】
処理装置１５１は、データ処理を行う。処理装置１５１は、車両速度計算装置１００の各部でデータや情報の演算、加工、読み取り、書き込み等を行うために利用される。
【００２８】
記憶装置１５２は、レーダ画像２０１、地図データ２０２等のデータを記憶する。記憶装置１５２は、車両速度計算装置１００の各部でデータや情報を記憶するために利用される。
【００２９】
レーダ画像２０１は、飛行体（人工衛星、航空機等）に搭載されたレーダにより、地表面を観測して得られる観測データの一例である。本実施の形態では、レーダの一例である合成開口レーダ（ＳＡＲ）によって、道路が敷設された地域を観測し、その結果としてレーダ画像２０１を得るものとする。合成開口レーダが上空から地表面に向けて電波を発射すると、その電波は地面あるいは地上の自然物や人工物等で反射して散乱波となる。この散乱波の散乱強度を測定し、その結果を画像化することによりレーダ画像２０１を得ることができる。通常、レーダ画像２０１では、画素ごとに、対応する地上の位置における散乱強度が輝度で表されている。
【００３０】
地図データ２０２は、合成開口レーダにより観測される地域の地図を記録したものであり、当該地域に敷設されている道路の位置等を示すデータである。
【００３１】
入力装置１５３は、データの入力を受け付ける。入力装置１５３は、車両速度計算装置１００の各部でデータや情報の入力をユーザ等から受け付けるために利用される。
【００３２】
出力装置１５４は、データを出力する。出力装置１５４は、車両速度計算装置１００の各部でユーザ等に対してデータや情報を出力するために利用される。
【００３３】
図２及び図３は、レーダ画像２０１の一例を示す図である。
【００３４】
合成開口レーダにより車両等の移動物体を観測すると、物体が本来あるべき位置から離れた場所に映像化される。これをドップラシフトという。離れ具合（即ち、ドップラシフト量）は物体の速度に比例する。図２及び図３の例では、実際の車両は道路３０１上を走行しているが、レーダ画像２０１上の移動車両は道路３０１からドップラシフト量の分ずれて表示されている。図２の例では、車両が、飛行体３００の進行方向（即ち、合成開口レーダの進行方向）に対して垂直方向、かつ、合成開口レーダに近づく方向に移動しているため、合成開口レーダの進行方向にずれて画像化されている。一方、図３の例では、車両が、合成開口レーダから遠ざかる方向に移動しているため、合成開口レーダの進行方向と逆方向にずれて画像化されている。
【００３５】
道路３０１と車両との距離を計測すれば車両の速度が分かるが、道路及び車両を１枚のレーダ画像２０１から自動的に認識するのは困難である。そこで、本実施の形態では、２枚のレーダ画像２０１と地図データ２０２を用いて、車両の抽出及び速度計測を自動的に行うようにする。
【００３６】
そのために、本実施の形態では、記憶装置１５２は、レーダ画像２０１を複数記憶しており、それぞれのレーダ画像２０１は、合成開口レーダにより同じ地域を異なる時刻に観測して得られたものであるとする。具体的には、記憶装置１５２は、道路を走行する車両が多いか又は少なくとも一定数あると推測される時刻（例えば、日中）に観測して得られたレーダ画像２０１と、道路を走行する車両が少ないか又はほとんどないと推測される時刻（例えば、夜間）に観測して得られたレーダ画像２０１とを予め記憶しているものとする。
【００３７】
図４は、車両速度計算装置１００のハードウェア構成の一例を示す図である。
【００３８】
図４において、車両速度計算装置１００は、コンピュータであり、ＬＣＤ９０１（Ｌｉｑｕｉｄ・Ｃｒｙｓｔａｌ・Ｄｉｓｐｌａｙ）、キーボード９０２（Ｋ／Ｂ）、マウス９０３、ＦＤＤ９０４（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ・Ｄｉｓｋ・Ｄｒｉｖｅ）、ＣＤＤ９０５（Ｃｏｍｐａｃｔ・Ｄｉｓｃ・Ｄｒｉｖｅ）、プリンタ９０６といったハードウェアデバイスを備えている。これらのハードウェアデバイスはケーブルや信号線で接続されている。ＬＣＤ９０１の代わりに、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ・Ｒａｙ・Ｔｕｂｅ）、あるいは、その他の表示装置が用いられてもよい。マウス９０３の代わりに、タッチパネル、タッチパッド、トラックボール、ペンタブレット、あるいは、その他のポインティングデバイスが用いられてもよい。
【００３９】
車両速度計算装置１００は、プログラムを実行するＣＰＵ９１１（Ｃｅｎｔｒａｌ・Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ・Ｕｎｉｔ）を備えている。ＣＰＵ９１１は、処理装置１５１の一例である。ＣＰＵ９１１は、バス９１２を介してＲＯＭ９１３（Ｒｅａｄ・Ｏｎｌｙ・Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ９１４（Ｒａｎｄｏｍ・Ａｃｃｅｓｓ・Ｍｅｍｏｒｙ）、通信ボード９１５、ＬＣＤ９０１、キーボード９０２、マウス９０３、ＦＤＤ９０４、ＣＤＤ９０５、プリンタ９０６、ＨＤＤ９２０（Ｈａｒｄ・Ｄｉｓｋ・Ｄｒｉｖｅ）と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。ＨＤＤ９２０の代わりに、フラッシュメモリ、光ディスク装置、メモリカードリーダライタ又はその他の記憶媒体が用いられてもよい。
【００４０】
ＲＡＭ９１４は、揮発性メモリの一例である。ＲＯＭ９１３、ＦＤＤ９０４、ＣＤＤ９０５、ＨＤＤ９２０は、不揮発性メモリの一例である。これらは、記憶装置１５２の一例である。通信ボード９１５、キーボード９０２、マウス９０３、ＦＤＤ９０４、ＣＤＤ９０５は、入力装置１５３の一例である。また、通信ボード９１５、ＬＣＤ９０１、プリンタ９０６は、出力装置１５４の一例である。
【００４１】
通信ボード９１５は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ・Ａｒｅａ・Ｎｅｔｗｏｒｋ）等に接続されている。通信ボード９１５は、ＬＡＮに限らず、ＩＰ−ＶＰＮ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ・Ｐｒｏｔｏｃｏｌ・Ｖｉｒｔｕａｌ・Ｐｒｉｖａｔｅ・Ｎｅｔｗｏｒｋ）、広域ＬＡＮ、ＡＴＭ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ・Ｔｒａｎｓｆｅｒ・Ｍｏｄｅ）ネットワークといったＷＡＮ（Ｗｉｄｅ・Ａｒｅａ・Ｎｅｔｗｏｒｋ）、あるいは、インターネットに接続されていても構わない。ＬＡＮ、ＷＡＮ、インターネットは、ネットワークの一例である。
【００４２】
ＨＤＤ９２０には、オペレーティングシステム９２１（ＯＳ）、ウィンドウシステム９２２、プログラム群９２３、ファイル群９２４が記憶されている。プログラム群９２３のプログラムは、ＣＰＵ９１１、オペレーティングシステム９２１、ウィンドウシステム９２２により実行される。プログラム群９２３には、本実施の形態の説明において「〜部」として説明する機能を実行するプログラムが含まれている。プログラムは、ＣＰＵ９１１により読み出され実行される。ファイル群９２４には、本実施の形態の説明において、「〜データ」、「〜情報」、「〜ＩＤ（識別子）」、「〜フラグ」、「〜結果」として説明するデータや情報や信号値や変数値やパラメータが、「〜ファイル」や「〜データベース」や「〜テーブル」の各項目として含まれている。「〜ファイル」や「〜データベース」や「〜テーブル」は、ＲＡＭ９１４やＨＤＤ９２０等の記憶媒体に記憶される。ＲＡＭ９１４やＨＤＤ９２０等の記憶媒体に記憶されたデータや情報や信号値や変数値やパラメータは、読み書き回路を介してＣＰＵ９１１によりメインメモリやキャッシュメモリに読み出され、抽出、検索、参照、比較、演算、計算、制御、出力、印刷、表示といったＣＰＵ９１１の処理（動作）に用いられる。抽出、検索、参照、比較、演算、計算、制御、出力、印刷、表示といったＣＰＵ９１１の処理中、データや情報や信号値や変数値やパラメータは、メインメモリやキャッシュメモリやバッファメモリに一時的に記憶される。
【００４３】
本実施の形態の説明において用いるブロック図やフローチャートの矢印の部分は主としてデータや信号の入出力を示す。データや信号は、ＲＡＭ９１４等のメモリ、ＦＤＤ９０４のフレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤＤ９０５のコンパクトディスク（ＣＤ）、ＨＤＤ９２０の磁気ディスク、光ディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ・Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ・Ｄｉｓｃ）、あるいは、その他の記録媒体に記録される。また、データや信号は、バス９１２、信号線、ケーブル、あるいは、その他の伝送媒体により伝送される。
【００４４】
本実施の形態の説明において「〜部」として説明するものは、「〜回路」、「〜装置」、「〜機器」であってもよく、また、「〜ステップ」、「〜工程」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。即ち、「〜部」として説明するものは、ＲＯＭ９１３に記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。あるいは、「〜部」として説明するものは、ソフトウェアのみ、あるいは、素子、デバイス、基板、配線といったハードウェアのみで実現されていても構わない。あるいは、「〜部」として説明するものは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、あるいは、ソフトウェアとハードウェアとファームウェアとの組み合わせで実現されていても構わない。ファームウェアとソフトウェアは、プログラムとして、フレキシブルディスク、コンパクトディスク、磁気ディスク、光ディスク、ＤＶＤ等の記録媒体に記憶される。プログラムはＣＰＵ９１１により読み出され、ＣＰＵ９１１により実行される。即ち、プログラムは、本実施の形態の説明で述べる「〜部」としてコンピュータを機能させるものである。あるいは、プログラムは、本実施の形態の説明で述べる「〜部」の手順や方法をコンピュータに実行させるものである。
【００４５】
図５は、本実施の形態に係る車両速度計算装置１００の動作（本実施の形態に係る車両速度計算方法、本実施の形態に係る車両速度計算プログラムの処理手順）を示すフローチャートである。
【００４６】
図５のステップＳ１０１において、観測データ補正部１０１は、記憶装置１５２に記憶された複数のレーダ画像２０１を処理装置１５１によりオルソ補正する（観測対象地域の標高データ等を用いて、それぞれのレーダ画像２０１でのフォアショートニングによる歪みを補正する）。前述したように、レーダ画像２０１のうち、１枚は車両監視を実施したい瞬間（日中等、交通量の多い時間帯）における画像であり、もう１枚は平日夜間等、交通量の少ない時間帯に観測された画像である。ここでは、前者をＳＡＲデータ２０３ａ、後者をＳＡＲデータ２０３ｂとする。観測データ補正部１０１は、ＳＡＲデータ２０３ａ，ｂをオルソ補正して、ＳＡＲオルソ画像２０４ａ，ｂを処理装置１５１により生成する。そして、観測データ補正部１０１は、これらのＳＡＲオルソ画像２０４ａ，ｂをレーダ画像２０１として記憶装置１５２に記憶する。なお、ここでは、ＳＡＲデータ２０３ａ，ｂもＳＡＲオルソ画像２０４ａ，ｂも画像化されたデータとして説明しているが、ＳＡＲデータ２０３ａ，ｂが画像化されたデータでなくとも、オルソ補正された２枚のレーダ画像２０１としてＳＡＲオルソ画像２０４ａ，ｂを得ることは可能である。また、前述したように、レーダ画像２０１は観測データの一例であるから、画像化されていない観測データを用いてステップＳ１０２以降の処理が実施されても構わない。
【００４７】
このように、本実施の形態では、異なる２つの時期のＳＡＲ観測画像をオルソ補正することにより、後述する両者の差分抽出、及び、道路地図との比較を実現している。
【００４８】
ステップＳ１０２において、差分抽出部１０２は、記憶装置１５２に記憶された複数のレーダ画像２０１の差分を処理装置１５１により抽出する。ここでは、図６に示すように、差分抽出部１０２は、ステップＳ１０１で観測データ補正部１０１が記憶装置１５２に記憶したＳＡＲオルソ画像２０４ａ，ｂ間の差分を処理装置１５１により抽出する。そして、差分抽出部１０２は、抽出した差分を示す差分データ２０５を記憶装置１５２に記憶する。
【００４９】
ステップＳ１０３において、車両検出部１０３は、記憶装置１５２に記憶されたレーダ画像２０１から、特定の道路の近傍に存在する車両を処理装置１５１により検出する。ここでは、車両検出部１０３は、ステップＳ１０２で差分抽出部１０２が記憶装置１５２に記憶した差分データ２０５から、地図データ２０２の地図に記載された道路３０１の近傍に存在する車両を処理装置１５１により検出する。差分データ２０５は、オルソ補正された２枚のレーダ画像２０１の差を求めたものである。即ち、差分データ２０５は、オルソ補正された差分画像である。そのため、差分データ２０５と地図データ２０２は重ね合わせることができる。車両検出部１０３は、差分データ２０５と地図データ２０２を重ね合わせた画像にて、車両程度の大きさ（例えば、長手方向の長さが２ｍ〜２０ｍ）であり、かつ、道路３０１に近い輝点（一定以上の輝度をもった画素あるいは画素群）を車両と判定する。このとき、車両検出部１０３は、道路３０１の位置から、一定の距離以内の輝点を、道路３０１に近い輝点とみなす。あるいは、車両検出部１０３は、道路３０１を所定の速度（例えば、１５０ｋｍ／ｈｏｕｒ等の一定の速度、地図で示された道路３０１の制限速度、制限速度＋１０ｋｍ／ｈｏｕｒ等の一定の超過速度）より速い速度で走行する車両はないと仮定し、道路３０１の位置から、当該速度で走行する車両について生じるドップラシフト量に対応する距離以内の輝点を、道路３０１に近い輝点とみなす（即ち、所定の速度以下で走行する車両のみを検出対象とする）。
【００５０】
このように、本実施の形態では、地図上の道路３０１の傍にある数ｍ〜数十ｍ程度の大きさの輝点を車両とみなすことで、車両の検出精度を向上させている。
【００５１】
ステップＳ１０４において、ドップラシフト量推定部１０４は、特定の道路の位置と車両検出部１０３が検出した車両のレーダ画像２０１における位置との間の距離を処理装置１５１により計算し、計算した距離に基づいてドップラシフト量を推定する。ここでは、ドップラシフト量推定部１０４は、図７に示すように、地図データ２０２における道路３０１の位置とステップＳ１０３で車両検出部１０３が検出した車両の位置との間の距離をドップラシフト量とみなす。速度計算部１０５は、ドップラシフト量推定部１０４が推定したドップラシフト量を車両検出部１０３が検出した車両の速度へ処理装置１５１により自動的に換算する。
【００５２】
このように、レーダ画像２０１では、移動物体が、その速度に比例して本来あるべき位置とずれた位置に映像化される特性があるので、本実施の形態では、前述した判定方法により抽出した輝点（車両）と道路３０１との距離を計測し、これを速度に換算することで車両の移動速度を計測することができる。
【００５３】
ステップＳ１０３において、車両検出部１０３が道路３０１の近傍に存在する車両を複数検出した場合、検出された車両ごとに、ステップＳ１０４の処理が実施される。ステップＳ１０４において、速度計算部１０５は、ステップＳ１０３で車両検出部１０３が検出した車両ごとに速度を処理装置１５１により求め、車両検出部１０３が検出した車両の数とそれぞれの速度とを示す速度データ２０６を記憶装置１５２に記憶する。速度データ２０６は、それぞれの車両の速度とともに、それぞれの車両の進行方向等を示すものであってもよい。
【００５４】
ステップＳ１０５において、速度データ分析部１０６は、速度計算部１０５が記憶装置１５２に記憶した速度データ２０６を処理装置１５１により分析する。例えば、速度データ分析部１０６は、全ての車両の速度を合計し、合計値を車両の数で割ることにより、車両の平均速度を処理装置１５１により算出する。算出された平均速度のデータは、道路計画や道路整備等、交通量制御のための施策を決定する際に利用することができる。また、例えば、速度データ分析部１０６は、上記と同様の計算方法で、車両の進行方向ごとに車両の平均速度を処理装置１５１により算出してもよい。算出された平均速度のデータは、上り方向及び下り方向に分けて、交通量制御のための施策を決定する際に利用することができる。
【００５５】
実施の形態２．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を説明する。
【００５６】
本実施の形態に係る車両速度計算装置１００の構成は、図１に示した実施の形態１のものと同様である。
【００５７】
レーダ画像２０１には、通常、観測時の飛行体３００の速度Ｖ及び高度Ｒ、合成開口レーダのオフナディア角θ等の属性データが付加される。本実施の形態では、記憶装置１５２は、レーダ画像２０１とともに、速度Ｖ、高度Ｒ、オフナディア角θ等の属性データを記憶しているものとする。
【００５８】
以下、本実施の形態に係る車両速度計算装置１００の動作について、図５を用いて説明する。
【００５９】
本実施の形態において、図５のステップＳ１０１〜Ｓ１０３及びＳ１０５の処理は、実施の形態１のものと同様である。
【００６０】
ステップＳ１０４において、ドップラシフト量推定部１０４は、実施の形態１と同様に、地図データ２０２における道路３０１の位置とステップＳ１０３で車両検出部１０３が検出した車両の位置との間の距離をドップラシフト量（ドップラシフト量Ｘとする）とみなす。本実施の形態では、ドップラシフト量推定部１０４は、さらに、ステップＳ１０３で車両検出部１０３が検出した車両の位置から合成開口レーダの進行方向と平行に引いた直線と道路３０１とがなす角度αを処理装置１５１により計算する。速度計算部１０５は、記憶装置１５２に記憶された速度Ｖと高度Ｒとオフナディア角θとドップラシフト量推定部１０４が計算した角度αとを用いて、ドップラシフト量推定部１０４が推定したドップラシフト量Ｘを車両検出部１０３が検出した車両の速度ＶＴへ換算する。
【００６１】
以下、速度計算部１０５による速度ＶＴの計算処理の詳細について、図８及び図９を用いて説明する。
【００６２】
図８において、前述したように、合成開口レーダを搭載した飛行体３００の速度をＶとする。また、車両は合成開口レーダから距離Ｒだけ離れたところにあり、地表面上を速度ＶＴで走行しているとする。ＶＴは合成開口レーダから遠ざかる方向を正とするベクトルである。このとき、ベクトルＶＴを合成開口レーダのビーム照射方向（即ち、レンジ方向）に投影した速度ＶＲを求める。
【００６３】
まず、アジマス方向に投影した成分をＶＡとする。ＶＡは、合成開口レーダの進行方向と同じ方向を正、逆方向を負とするベクトルである。
ＶＡ＝ＶＴ×ｃｏｓα
ここで、前述したように、αは合成開口レーダの進行方向と車両の移動方向とのなす角である。
【００６４】
次に、ＶＡと直交し、かつ、地表面に平行な方向をクロストラック方向と呼ぶことにして、クロストラック方向に投影した速度ＶＣを求める。
ＶＣ＝ＶＴ×ｓｉｎα
【００６５】
最後にＶＣをレンジ方向に投影した成分をＶＲとする。ＶＲは、合成開口レーダから遠ざかる方向を正、合成開口レーダに近づく方向を負とするベクトルである。
ＶＲ＝ＶＣ×ｓｉｎθ＝ＶＴ×ｓｉｎα×ｓｉｎθ
ここで、前述したように、θはオフナディア角である。
【００６６】
なお、ここでは参考のためにＶＡも求めているが、速度ＶＴの計算には用いないため、ＶＡの計算は省略してもよい。
【００６７】
レーダ画像２０１にて、車両は、ＶＲに比例して合成開口レーダの進行方向（アジマス方向）と逆方向にずれて映る。前述したように、これがドップラシフトである。
【００６８】
図９において、前述したように、ドップラシフトによるレーダ画像２０１上の車両のずれ（即ち、ドップラシフト量）をＸとする（単位は、例えばメートルとし、距離で表す）。車両が合成開口レーダから遠ざかる場合、その車両は合成開口レーダの進行方向に対して逆方向にずれて画像化される。逆に、車両が合成開口レーダに近づく場合、その車両は合成開口レーダの進行方向と同じ方向にずれて画像化される。そのため、Ｘは、合成開口レーダの進行方向（即ち、アジマス方向）を正、逆方向を負として定義する。
Ｘ＝−（Ｒ／Ｖ）×ＶＲ
【００６９】
例えば、合成開口レーダを、衛星だいち（ＡＬＯＳ：Ａｄｖａｎｃｅｄ・Ｌａｎｄ・Ｏｂｓｅｒｖｉｎｇ・Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ）搭載のＰＡＬＳＡＲ（Ｐｈａｓｅｄ・Ａｒｒａｙ・ｔｙｐｅ・Ｌ−ｂａｎｄ・Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ・Ａｐｅｒｔｕｒｅ・Ｒａｄａｒ）とした場合、Ｒ≒１０００ｋｍ、Ｖ≒７ｋｍ／ｓｅｃ、θ≒４５度なので、仮に車両がＶＴ＝４０ｋｍ／ｈｏｕｒ（≒１１ｍ／ｓｅｃ）で衛星進行方向に直交する方向かつ離れる方向（ＶＡ＝０、ＶＣ＝４０ｋｍ／ｈｏｕｒ）へ移動しているとすると、
ＶＲ＝ＶＣ×ｓｉｎ（４５度）≒７．８ｍ／ｓｅｃ
Ｘ≒−（１０００ｋｍ／（７ｋｍ／ｓｅｃ））×７．８ｍ／ｓｅｃ≒−１．１ｋｍ
となる。即ち、車両は１．１ｋｍもずれた位置に画像化される。同様に、ＶＴ＝１００ｋｍ／ｈｏｕｒ（≒２７．７ｍ／ｓｅｃ）ならば、Ｘ≒−２．８ｋｍとなる。レーダ画像２０１の１画素は約１０ｍなので、この場合、車両は２８０画素もずれた位置に画像化されることになる。
【００７０】
以下、レーダ画像２０１上の車両のドップラシフトから、車両の速度を求める手順について説明する。
【００７１】
前提として、ドップラシフト量推定部１０４により、以下の処理が行われている。
（１）道路３０１に対して、車両が何画素離れているかを読み取る。ここではｍ画素とする。
（２）ドップラシフト量（距離）Ｘを求める。
Ｘ＝＋ｍ×Δ（合成開口レーダの進行方向と同じ方向に離れている場合）
Ｘ＝−ｍ×Δ（合成開口レーダの進行方向と逆方向に離れている場合）
ここで、Δは１画素あたりの距離である。
【００７２】
その上で、速度計算部１０５により、以下の処理が行われる。
（３）Ｘ＝−（Ｒ／Ｖ）×ＶＲより、ＶＲを求める。
ＶＲ＝−（Ｘ×Ｖ）／Ｒ
なお、ここでは、飛行体３００の高度をＲとみなしているが、より正確な計算を行うためには、飛行体３００から車両までの距離をＲとする必要がある。この場合、Ｒはレーダ画像２０１上で車両が合成開口レーダに近い側（図９では、左）から何画素であるかが分かれば算出できる（前述したように、通常配布されているレーダ画像２０１には、そのレーダ画像２０１から合成開口レーダまでの距離を計算するための付加情報が格納されている）。あるいは、飛行体３００の高度と、オフナディア角が分かれば、幾何学的に計算できる（前述したように、オフナディア角も通常はレーダ画像２０１の付加情報として与えられる）。合成開口レーダの進行速度Ｖもレーダ画像２０１の付加情報として得られるので既知とする。
（４）ＶＲとオフナディア角θより、クロストラック速度ＶＣを算出する。
ＶＣ＝ＶＲ／ｓｉｎθ
（５）道路３０１と合成開口レーダの進行方向のなす角αを求める（道路３０１がベクター情報として与えられていれば、そのままレーダ画像２０１における道路３０１の向きからαが求められるし、道路３０１がラスターデータとして与えられていれば、道路３０１の線を検出するためにエッジ検出やハフ変換といった技術を用いた上で同様の方法によりαが求められる）。
（６）ＶＣとαからＶＴを求める。
ＶＴ＝ＶＣ／ｓｉｎα＝ＶＲ／ｓｉｎθ／ｓｉｎα
なお、ＶＲ＝０（即ち、ＶＣ＝０であり、車両が静止しているか、合成開口レーダと平行に移動している）でないものとする。
【００７３】
このように、本実施の形態では、速度計算部１０５は、ＶＴ＝−（Ｘ×Ｖ）／Ｒ／ｓｉｎθ／ｓｉｎαを計算して、車両検出部１０３が検出した車両の速度ＶＴを処理装置１５１により求める。
【００７４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらのうち、２つ以上の実施の形態を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらのうち、１つの実施の形態を部分的に実施しても構わない。あるいは、これらのうち、２つ以上の実施の形態を部分的に組み合わせて実施しても構わない。
【符号の説明】
【００７５】
１００ 車両速度計算装置、１０１ 観測データ補正部、１０２ 差分抽出部、１０３ 車両検出部、１０４ ドップラシフト量推定部、１０５ 速度計算部、１０６ 速度データ分析部、１５１ 処理装置、１５２ 記憶装置、１５３ 入力装置、１５４ 出力装置、２０１ レーダ画像、２０２ 地図データ、２０３ａ，ｂ ＳＡＲデータ、２０４ａ，ｂ ＳＡＲオルソ画像、２０５ 差分データ、２０６ 速度データ、３００ 飛行体、３０１ 道路、９０１ ＬＣＤ、９０２ キーボード、９０３ マウス、９０４ ＦＤＤ、９０５ ＣＤＤ、９０６ プリンタ、９１１ ＣＰＵ、９１２ バス、９１３ ＲＯＭ、９１４ ＲＡＭ、９１５ 通信ボード、９２０ ＨＤＤ、９２１ オペレーティングシステム、９２２ ウィンドウシステム、９２３ プログラム群、９２４ ファイル群。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛行体に搭載されたレーダにより、道路が敷設された地表面を観測して得られた観測データを予め記憶する記憶装置と、データ処理を行う処理装置とを具備し、
前記記憶装置に記憶された観測データから、前記道路の近傍に存在する車両を前記処理装置により検出する車両検出部と、
前記道路の位置と前記車両検出部が検出した車両の前記観測データにおける位置との間の距離を前記処理装置により計算し、計算した距離に基づいてドップラシフト量を推定するドップラシフト量推定部と、
前記ドップラシフト量推定部が推定したドップラシフト量を前記車両検出部が検出した車両の速度へ前記処理装置により換算する速度計算部とを備えることを特徴とする車両速度計算装置。
【請求項２】
前記記憶装置は、前記観測データとして、前記レーダにより前記地表面を異なる時刻に観測して得られた複数の観測データを予め記憶し、
前記車両速度計算装置は、さらに、
前記記憶装置に記憶された複数の観測データの差分を前記処理装置により抽出し、抽出した差分を示す差分データを前記記憶装置に記憶する差分抽出部を備え、
前記車両検出部は、前記差分抽出部が前記記憶装置に記憶した差分データから、前記道路の近傍に存在する車両を検出することを特徴とする請求項１に記載の車両速度計算装置。
【請求項３】
前記車両速度計算装置は、さらに、
前記記憶装置に記憶された複数の観測データを前記処理装置によりオルソ補正する観測データ補正部を備え、
前記差分抽出部は、前記差分として、前記観測データ補正部がオルソ補正した複数の観測データの差分を抽出することを特徴とする請求項２に記載の車両速度計算装置。
【請求項４】
前記車両検出部は、前記道路の近傍に存在する車両として、前記道路の位置から、所定の速度の車両について生じるドップラシフト量に対応する距離以内の車両を検出することを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の車両速度計算装置。
【請求項５】
前記記憶装置は、さらに、前記飛行体の速度Ｖと前記飛行体の高度Ｒと前記レーダのオフナディア角θとを予め記憶し、
前記ドップラシフト量推定部は、さらに、前記車両検出部が検出した車両の前記観測データにおける位置から前記飛行体の進行方向と平行に引いた直線と前記道路とがなす角度αを前記処理装置により計算し、
前記速度計算部は、前記記憶装置に記憶された速度Ｖと高度Ｒとオフナディア角θと前記ドップラシフト量推定部が計算した角度αとを用いて前記ドップラシフト量推定部が推定したドップラシフト量Ｘを前記車両検出部が検出した車両の速度ＶＴへ換算することを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の車両速度計算装置。
【請求項６】
前記速度計算部は、ＶＴ＝−（Ｘ×Ｖ）／Ｒ／ｓｉｎθ／ｓｉｎαを計算して、前記車両検出部が検出した車両の速度ＶＴを求めることを特徴とする請求項５に記載の車両速度計算装置。
【請求項７】
前記車両検出部は、前記記憶装置に記憶された観測データから、前記道路の近傍に存在する車両を複数検出し、
前記速度計算部は、前記車両検出部が検出した車両ごとに速度を求め、前記車両検出部が検出した車両の数とそれぞれの速度とを示す速度データを前記記憶装置に記憶し、
前記車両速度計算装置は、さらに、
前記速度計算部が前記記憶装置に記憶した速度データを前記処理装置により分析する速度データ分析部を備えることを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の車両速度計算装置。
【請求項８】
記憶装置が、飛行体に搭載されたレーダにより、道路が敷設された地表面を観測して得られた観測データを記憶し、
処理装置が、前記記憶装置に記憶された観測データから、前記道路の近傍に存在する車両を検出し、
前記処理装置が、前記道路の位置と前記検出した車両の前記観測データにおける位置との間の距離を計算し、
前記処理装置が、前記計算した距離に基づいてドップラシフト量を推定し、
前記処理装置が、前記推定したドップラシフト量を前記検出した車両の速度へ換算することを特徴とする車両速度計算方法。
【請求項９】
飛行体に搭載されたレーダにより、道路が敷設された地表面を観測して得られた観測データを予め記憶する記憶装置と、データ処理を行う処理装置とを具備するコンピュータにより実行される車両速度計算プログラムであって、
前記記憶装置に記憶された観測データから、前記道路の近傍に存在する車両を前記処理装置により検出する車両検出処理と、
前記道路の位置と前記車両検出処理が検出した車両の前記観測データにおける位置との間の距離を前記処理装置により計算し、計算した距離に基づいてドップラシフト量を推定するドップラシフト量推定処理と、
前記ドップラシフト量推定処理が推定したドップラシフト量を前記車両検出処理が検出した車両の速度へ前記処理装置により換算する速度計算処理とをコンピュータに実行させることを特徴とする車両速度計算プログラム。
【請求項１０】
前記記憶装置は、前記観測データとして、前記レーダにより前記地表面を異なる時刻に観測して得られた複数の観測データを予め記憶し、
前記車両速度計算プログラムは、さらに、
前記記憶装置に記憶された複数の観測データの差分を前記処理装置により抽出し、抽出した差分を示す差分データを前記記憶装置に記憶する差分抽出処理をコンピュータに実行させ、
前記車両検出処理は、前記差分抽出処理が前記記憶装置に記憶した差分データから、前記道路の近傍に存在する車両を検出することを特徴とする請求項９に記載の車両速度計算プログラム。
【請求項１１】
前記車両速度計算プログラムは、さらに、
前記記憶装置に記憶された複数の観測データを前記処理装置によりオルソ補正する観測データ補正処理をコンピュータに実行させ、
前記差分抽出処理は、前記差分として、前記観測データ補正処理がオルソ補正した複数の観測データの差分を抽出することを特徴とする請求項１０に記載の車両速度計算プログラム。
【請求項１２】
前記車両検出処理は、前記道路の近傍に存在する車両として、前記道路の位置から、所定の速度の車両について生じるドップラシフト量に対応する距離以内の車両を検出することを特徴とする請求項９から１１までのいずれかに記載の車両速度計算プログラム。
【請求項１３】
前記記憶装置は、さらに、前記飛行体の速度Ｖと前記飛行体の高度Ｒと前記レーダのオフナディア角θとを予め記憶し、
前記ドップラシフト量推定処理は、さらに、前記車両検出処理が検出した車両の前記観測データにおける位置から前記飛行体の進行方向と平行に引いた直線と前記道路とがなす角度αを前記処理装置により計算し、
前記速度計算処理は、前記記憶装置に記憶された速度Ｖと高度Ｒとオフナディア角θと前記ドップラシフト量推定処理が計算した角度αとを用いて前記ドップラシフト量推定処理が推定したドップラシフト量Ｘを前記車両検出処理が検出した車両の速度ＶＴへ換算することを特徴とする請求項９から１２までのいずれかに記載の車両速度計算プログラム。
【請求項１４】
前記速度計算処理は、ＶＴ＝−（Ｘ×Ｖ）／Ｒ／ｓｉｎθ／ｓｉｎαを計算して、前記車両検出処理が検出した車両の速度ＶＴを求めることを特徴とする請求項１３に記載の車両速度計算プログラム。
【請求項１５】
前記車両検出処理は、前記記憶装置に記憶された観測データから、前記道路の近傍に存在する車両を複数検出し、
前記速度計算処理は、前記車両検出処理が検出した車両ごとに速度を求め、前記車両検出処理が検出した車両の数とそれぞれの速度とを示す速度データを前記記憶装置に記憶し、
前記車両速度計算プログラムは、さらに、
前記速度計算処理が前記記憶装置に記憶した速度データを前記処理装置により分析する速度データ分析処理をコンピュータに実行させることを特徴とする請求項９から１４までのいずれかに記載の車両速度計算プログラム。
【請求項１】
飛行体に搭載されたレーダにより、道路が敷設された地表面を観測して得られた観測データを予め記憶する記憶装置と、データ処理を行う処理装置とを具備し、
前記記憶装置に記憶された観測データから、前記道路の近傍に存在する車両を前記処理装置により検出する車両検出部と、
前記道路の位置と前記車両検出部が検出した車両の前記観測データにおける位置との間の距離を前記処理装置により計算し、計算した距離に基づいてドップラシフト量を推定するドップラシフト量推定部と、
前記ドップラシフト量推定部が推定したドップラシフト量を前記車両検出部が検出した車両の速度へ前記処理装置により換算する速度計算部とを備えることを特徴とする車両速度計算装置。
【請求項２】
前記記憶装置は、前記観測データとして、前記レーダにより前記地表面を異なる時刻に観測して得られた複数の観測データを予め記憶し、
前記車両速度計算装置は、さらに、
前記記憶装置に記憶された複数の観測データの差分を前記処理装置により抽出し、抽出した差分を示す差分データを前記記憶装置に記憶する差分抽出部を備え、
前記車両検出部は、前記差分抽出部が前記記憶装置に記憶した差分データから、前記道路の近傍に存在する車両を検出することを特徴とする請求項１に記載の車両速度計算装置。
【請求項３】
前記車両速度計算装置は、さらに、
前記記憶装置に記憶された複数の観測データを前記処理装置によりオルソ補正する観測データ補正部を備え、
前記差分抽出部は、前記差分として、前記観測データ補正部がオルソ補正した複数の観測データの差分を抽出することを特徴とする請求項２に記載の車両速度計算装置。
【請求項４】
前記車両検出部は、前記道路の近傍に存在する車両として、前記道路の位置から、所定の速度の車両について生じるドップラシフト量に対応する距離以内の車両を検出することを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の車両速度計算装置。
【請求項５】
前記記憶装置は、さらに、前記飛行体の速度Ｖと前記飛行体の高度Ｒと前記レーダのオフナディア角θとを予め記憶し、
前記ドップラシフト量推定部は、さらに、前記車両検出部が検出した車両の前記観測データにおける位置から前記飛行体の進行方向と平行に引いた直線と前記道路とがなす角度αを前記処理装置により計算し、
前記速度計算部は、前記記憶装置に記憶された速度Ｖと高度Ｒとオフナディア角θと前記ドップラシフト量推定部が計算した角度αとを用いて前記ドップラシフト量推定部が推定したドップラシフト量Ｘを前記車両検出部が検出した車両の速度ＶＴへ換算することを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の車両速度計算装置。
【請求項６】
前記速度計算部は、ＶＴ＝−（Ｘ×Ｖ）／Ｒ／ｓｉｎθ／ｓｉｎαを計算して、前記車両検出部が検出した車両の速度ＶＴを求めることを特徴とする請求項５に記載の車両速度計算装置。
【請求項７】
前記車両検出部は、前記記憶装置に記憶された観測データから、前記道路の近傍に存在する車両を複数検出し、
前記速度計算部は、前記車両検出部が検出した車両ごとに速度を求め、前記車両検出部が検出した車両の数とそれぞれの速度とを示す速度データを前記記憶装置に記憶し、
前記車両速度計算装置は、さらに、
前記速度計算部が前記記憶装置に記憶した速度データを前記処理装置により分析する速度データ分析部を備えることを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の車両速度計算装置。
【請求項８】
記憶装置が、飛行体に搭載されたレーダにより、道路が敷設された地表面を観測して得られた観測データを記憶し、
処理装置が、前記記憶装置に記憶された観測データから、前記道路の近傍に存在する車両を検出し、
前記処理装置が、前記道路の位置と前記検出した車両の前記観測データにおける位置との間の距離を計算し、
前記処理装置が、前記計算した距離に基づいてドップラシフト量を推定し、
前記処理装置が、前記推定したドップラシフト量を前記検出した車両の速度へ換算することを特徴とする車両速度計算方法。
【請求項９】
飛行体に搭載されたレーダにより、道路が敷設された地表面を観測して得られた観測データを予め記憶する記憶装置と、データ処理を行う処理装置とを具備するコンピュータにより実行される車両速度計算プログラムであって、
前記記憶装置に記憶された観測データから、前記道路の近傍に存在する車両を前記処理装置により検出する車両検出処理と、
前記道路の位置と前記車両検出処理が検出した車両の前記観測データにおける位置との間の距離を前記処理装置により計算し、計算した距離に基づいてドップラシフト量を推定するドップラシフト量推定処理と、
前記ドップラシフト量推定処理が推定したドップラシフト量を前記車両検出処理が検出した車両の速度へ前記処理装置により換算する速度計算処理とをコンピュータに実行させることを特徴とする車両速度計算プログラム。
【請求項１０】
前記記憶装置は、前記観測データとして、前記レーダにより前記地表面を異なる時刻に観測して得られた複数の観測データを予め記憶し、
前記車両速度計算プログラムは、さらに、
前記記憶装置に記憶された複数の観測データの差分を前記処理装置により抽出し、抽出した差分を示す差分データを前記記憶装置に記憶する差分抽出処理をコンピュータに実行させ、
前記車両検出処理は、前記差分抽出処理が前記記憶装置に記憶した差分データから、前記道路の近傍に存在する車両を検出することを特徴とする請求項９に記載の車両速度計算プログラム。
【請求項１１】
前記車両速度計算プログラムは、さらに、
前記記憶装置に記憶された複数の観測データを前記処理装置によりオルソ補正する観測データ補正処理をコンピュータに実行させ、
前記差分抽出処理は、前記差分として、前記観測データ補正処理がオルソ補正した複数の観測データの差分を抽出することを特徴とする請求項１０に記載の車両速度計算プログラム。
【請求項１２】
前記車両検出処理は、前記道路の近傍に存在する車両として、前記道路の位置から、所定の速度の車両について生じるドップラシフト量に対応する距離以内の車両を検出することを特徴とする請求項９から１１までのいずれかに記載の車両速度計算プログラム。
【請求項１３】
前記記憶装置は、さらに、前記飛行体の速度Ｖと前記飛行体の高度Ｒと前記レーダのオフナディア角θとを予め記憶し、
前記ドップラシフト量推定処理は、さらに、前記車両検出処理が検出した車両の前記観測データにおける位置から前記飛行体の進行方向と平行に引いた直線と前記道路とがなす角度αを前記処理装置により計算し、
前記速度計算処理は、前記記憶装置に記憶された速度Ｖと高度Ｒとオフナディア角θと前記ドップラシフト量推定処理が計算した角度αとを用いて前記ドップラシフト量推定処理が推定したドップラシフト量Ｘを前記車両検出処理が検出した車両の速度ＶＴへ換算することを特徴とする請求項９から１２までのいずれかに記載の車両速度計算プログラム。
【請求項１４】
前記速度計算処理は、ＶＴ＝−（Ｘ×Ｖ）／Ｒ／ｓｉｎθ／ｓｉｎαを計算して、前記車両検出処理が検出した車両の速度ＶＴを求めることを特徴とする請求項１３に記載の車両速度計算プログラム。
【請求項１５】
前記車両検出処理は、前記記憶装置に記憶された観測データから、前記道路の近傍に存在する車両を複数検出し、
前記速度計算処理は、前記車両検出処理が検出した車両ごとに速度を求め、前記車両検出処理が検出した車両の数とそれぞれの速度とを示す速度データを前記記憶装置に記憶し、
前記車両速度計算プログラムは、さらに、
前記速度計算処理が前記記憶装置に記憶した速度データを前記処理装置により分析する速度データ分析処理をコンピュータに実行させることを特徴とする請求項９から１４までのいずれかに記載の車両速度計算プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２３０３７３（Ｐ２０１０−２３０３７３Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７６１９９（Ｐ２００９−７６１９９）
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【出願人】（５９１１０２０９５）三菱スペース・ソフトウエア株式会社 (148)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【出願人】（５９１１０２０９５）三菱スペース・ソフトウエア株式会社 (148)
【Ｆターム（参考）】
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