[論文レビュー] Validation of Smartphone-Based Pavement Roughness Measures

Sayna Firoozi Yeganeh, Ahmadreza Mahmoudzadeh+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 1, 2017

Infrastructure Maintenance and Monitoring被引用数 17

ひとこと要約

本研究では、埋め込み加速度計およびGPSを用いたスマートフォンベースの路面粗さ測定を評価し、ユーザーによる走行品質評価と客観的な路面プロファイル計測結果と照合した。スマートフォンで得られた粗さとユーザーの主観的評価および機器による検証の両者との間に強く相関する結果が得られ、スマートフォンが路面の損傷状態を評価するための実用的で低コストなツールであることが立証された。

ABSTRACT

Smartphones are equipped with sensors such as accelerometers, gyroscope and GPS inone cost-effective device with an acceptable level of accuracy. There have been some research studiescarried out in terms of using smartphones to measure the pavement roughness. However, a little attentionhas been paid to investigate the validity of the measured pavement roughness by smartphones via othersubjective methods such as the user opinion. This paper aims at calculating the pavement roughnessdata with a smartphone using its embedded sensors and investigating its correlation with a user opinionabout the ride quality. In addition, the applicability of using smartphones to assess the pavement surfacedistresses is examined. Furthermore, to validate the smartphone sensor outputs objectively, the RoadSurface Profiler is applied. Finally, a good roughness model is developed which demonstrates anacceptable level of correlation between the pavement roughness measured by smartphones and the ridequality rated by users.

研究の動機と目的

• 走行品質に関するユーザーの主観的評価を用いて、スマートフォンで測定された路面粗さの妥当性を評価すること。
• 埋め込みセンサーを用いたスマートフォンの路面表面損傷の検出可能性を評価すること。
• 校正済みの路面プロファイル計測器を基準として、スマートフォンセンサー出力を客観的に検証すること。
• ユーザーの主観的評価と機器測定結果の両者と照合する、堅牢な粗さモデルの構築

提案手法

• 走行中の車両における振動および位置情報データを、スマートフォンに内蔵されたセンサー（加速度計、ジャイロスコープ、GPS）を用いてリアルタイムで収集した。
• 加速度計データを処理し、振動の強度および周波数特性に基づいて路面粗さインデックスを算出した。
• テスト走行中にアンケートや直接フィードバックを用いてユーザーによる走行品質評価を収集し、主観的基準を確立した。
• 路面プロファイル計測器を、スマートフォン測定の客観的検証の基準として用いた。
• スマートフォンで得られた粗さ、ユーザーによる走行品質評価、プロファイル計測器のデータの間の統計的相関分析を実施した。
• スマートフォンセンサー出力、ユーザーの主観的評価、および機器検証結果を統合した予測的粗さモデルを開発した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 スマートフォンで測定された路面粗さは、ユーザーによる走行品質評価とどの程度相関しているか？
• RQ2 スマートフォンセンサー出力は、路面プロファイル計測器による客観的測定とどの程度一致しているか？
• RQ3 埋め込みセンサーを用いたスマートフォンは、路面表面損傷を信頼性高く検出し、定量的に評価できるか？
• RQ4 主観的および客観的データソースの両方で検証された場合、スマートフォンベースの粗さモデルの予測精度はどの程度か？

主な発見

• スマートフォンで得られた路面粗さとユーザーによる走行品質評価との間に強く相関する結果が得られ、ユーザーの主観的評価が妥当な検証指標であることが確認された。
• スマートフォンセンサー出力は、路面プロファイル計測器の測定結果と顕著に一致しており、客観的な精度が十分に確保されていることが示された。
• 開発された粗さモデルは、スマートフォンデータ、ユーザーの主観的評価、および機器検証結果の間で高い一貫性を示した。
• スマートフォンは、従来の調査機器の利用が制限される地域においても、路面粗さ評価のための実用的で低コストな代替手段であることが判明した。