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» 2018年02月01日 11時00分 公開

レーダー設計の課題に対処:交通管理を新たに活気づける最新ミリ波レーダー技術 (1/3)

交通監視システムのセンサーとして、昼夜問わず、また悪天候下でも使用可能なレーダーシステムが注目されている。しかし、レーダーシステムは設計が複雑という課題を抱える。そこで、レーダーシステムの設計を簡素化する技術を紹介したい。

[Keegan Garcia(Texas Instruments),EDN]

1チップのレーダーソリューションで設計が簡素化され参入障壁が低下

 交通システムは、世界中で人や貨物を素早く効率的かつ安全に運ぶために不可欠なものです。したがって、交通システムおよび、関連インフラは、道路やその周辺のデータを収集し状態を検知することで、長期的にリアルタイムの変化に対応する必要があります。交通関連のエンジニアは、このデータを使用して統計情報を構築し、将来のインフラ投資の計画に役立てることができ、ドライバーはこのデータを利用して適切なルートを走行することができます。

 インテリジェントな交通システムの市場は2022年までに636億米ドルを超える見込みです。交通監視システムがさまざまな条件下で輸送の効率と安全性を高める能力を提供する一方、設計者は以下のようなさまざまなセンシングの課題に直面しています。

  • 位置および速度の管理
    • 交通データが有用であるためには、交通の場所(位置)と流れ(速度)の両方に関する知識を提供する必要があります。これには、交差点の停止線からの距離や近づいてくる車両の速度などが含まれます。
  • 全天候運用
    • 交通インフラのセンサーは屋外に設置されることが多いため、どのような天候でも機能する必要があります。日中と夜間の両方に加え、雨、雪、霧や、チリやホコリが舞うなどの悪天候でも一貫して機能することが求められます。
  • 長距離からの高速物体検出
    • センサーは、より高速で動く交通状況を、より長い距離から検出、測定できる必要があります。例えば、システムが交差点から遠く離れた車両を検知できれば、以降の交通状況を見越して青信号や黄信号の時間をより適切に制御できます。
  • 正確で高性能な測定
    • 車両の車線位置、センサーからの距離、および速度を正確に理解することは、交通監視インフラの効果的な運用のために不可欠です。

今日の交通監視テクノロジー

 現在、交通監視アプリケーションにはさまざまなセンシング技術が使用されています。これらは市場でそれぞれ異なる機能を提供し、独自の長所と短所があります。


【誘導性ループセンサー】

 誘導性ループセンサーのソリューションでは、周囲から絶縁された導線が道路上の複数の溝に配置されています。この導線に電気的パルスが印加されると、車の通過によってインダクタンスが変化するため、車両がその場所に止まっている、またはそこを通過したことが示されます。一般的に使われ、よく理解されている反面、誘導性ループセンシングにはいくつかの短所があります。

 まず、検出対象がループの設置場所周辺の"存在"に限定されるため、前方から接近する交通量を予測することは困難です。また、システムのスケール的に、交差点で各ゾーンや車線にそれぞれ独自のループが必要になるため、コストが高く、システムの実装が複雑です。

 しかし、恐らく最も大きな問題は、これらのシステムを設置または修理する際に、路面の掘削が必要になることです。加えて、これらのシステムが多くの場合、短い保守サイクル(1〜2年)を要することから、誘導性ループシステムの全体的なコストは短期間に増大します。


【カメラおよびビジョンベースのセンサー】

 カメラおよびビジョンベースのセンサーは、ビデオイメージプロセッサを使用して、CMOSイメージセンサーからのイメージデータをキャプチャします。次に、このイメージが分析され、交通状況が判定されます。

 これらのシステムは、交差点や高速道路の交通状況を測定するだけでなく、オペレーターにライブ映像を伝送するための強力なツールとなります。

 ただし、昼夜のサイクル、影、悪天候など、環境条件の変化によって、これらのシステムの"見る"能力は直接影響を受けます。また、そのような視覚上の課題によって、高度な信号処理およびアルゴリズムが必須になり、システムの複雑度が大きく増大します。

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