CN102313554B - 车载导航系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车载导航系统。车载导航系统的控制装置(3)在执行路径引导时，当车辆进入到对左右转弯或分支进行引导的交叉点或分支点部分时，从照相机(11)所拍摄到的路面的图像检测出附带设在所述交叉点或分支点部分的人行横道的道路标示，并根据所述人行横道的图像的相对移动来判定车辆通过了人行横道。控制装置(3)判断车辆的左右转弯或分支结束后，进行接下来的必要的声音引导。这样，可正确判断车辆在交叉点的左右转弯或在分支点的分支，并在适当的时机进行必要的引导。

Description

车载导航系统

技术领域

本发明涉及一种车载导航系统，其具备本车辆位置检测部，用于检测本车辆的位置；路径引导部，用于引导到达指定目的地所推荐的路径。

背景技术

搭载在汽车上的车载导航系统具备：定位功能，用于检测本车辆的当前位置，在显示装置上与道路地图重合并进行显示；以及路径引导功能，通过计算来搜索到达用户指定了的目的地所推荐的路径，引导该路径。这时，为了实现定位功能，根据GPS的本车辆绝对位置的信息、以及通过陀螺传感器和车速传感器所求得的本车辆的移动距离和移动方向的相对位置判断，对于用线来表现道路的道路网络进行位置判定，判定本车辆位于道路网络上的哪个位置的概率高。另外，在路径引导中，在显示地图的同时进行例如“马上向左方向”的声音引导。

这里，一般情况下，所述道路网络用道路的中心线表示道路。因此，本车辆相对于道路网络的位置判定不一定正确地表示本车辆的位置，而是在道路网络上的本车辆位置和实际位置会产生不小的偏差。特别是在通过交叉道路的判定中，恐怕这种偏差会变得更明显。

具体举例来看，如果考虑例如将图7A所示那样的单侧二车道的十字路的交叉点C处转弯时，如图7B所示那样，道路网络以交叉的2条直线L1、L2来表示。这时，如图7A，7B的虚线所示，在左转弯时的轨迹a和右转弯时的轨迹b、c之间，从进入到交叉点C处后到退出交叉点C为止的车辆的移动距离会产生大的差异。进一步，即使在朝相同方向转弯(右转弯)时，以小弯儿转弯(轨迹b)的情况和以大弯儿转弯(轨迹c)的情况也会出现行驶距离有差异的现象。

另外，如果考虑到如图8A所示的情况，即在从高速公路的主干道向匝道出口(灯)的分支点J处进行分支的情况下，如图8B所示，道路网络是由主干道以及从主干道的分支点J进行分支的分支道路(减速车线)所组成的线L3、L4来表示的。这时，减速车线和主干道大多在较长的区间并行，道路网络中，在并行区间的中间部设置有分支点的岔尖。因此，在早期阶段进入减速车线时的轨迹d和刚好行驶在主干道一侧时的轨迹e之间还会有行驶距离出现较大差异的现象。关于这种在分支点J的分支，由于车辆角度的变化小，因此会存在以下问题，只能够用车辆是否通过了特定的点而来判定是否分支了。

这样，当本车辆在交叉点处进行左右转弯时和在分支点进行了分支时，对本车辆的位置判定的精确度降低，不得不进行具有某种余地程度的判定。就是说，通过交叉点和分支点之后，车辆如果不进行一段行驶的话，就不能正确地判断车辆的位置，即不能正确地判断(判断需要时间)车辆是否正确地左右转并行驶在正规的道路上。因此，即使是在进行路径引导时，也不得不进行考虑到通过交叉点的判断延迟的引导，这种情况会有下述情况产生，例如进行接下来的路径引导(导引声音的发声)的定时会延迟，或者如果不提前进行例如“马上向左方向。其前方向右方向。接下来继续分支。”这样的多个引导就会来不及。

因此专利文献1公开了以下技术，即为了立刻得到车辆从交叉点和分支点进出到了哪个道路的信息(判定是否在交叉点进出到了沿着路径的进出道路)，在车体上设置用于拍摄车辆前方的风景图像的摄像机，将该摄影机拍摄到的摄影图像进行图像识别处理，并通过对交叉点近前侧的信号机的图像以及交叉点的出口侧的信号机的图像进行检测，检测其进行了怎样的移动从而来判断进出道路。

专利文献1：日本特开平11-248476号公报

但是，在所述专利文献1记载的技术中，从摄像机所拍摄到的车辆前方的风景图像的数据来判别信号机的图像，但是在需要具备高性能的照相机和图形识别装置的同时，根据本车辆的速度，本车辆和信号机之间的距离和方向的图案以及随着车辆的移动信号的外观的变动的图案是不同的，所述图案有无数个，所以良好地实施进出道路的判定处理变得十分困难。

另外，专利文献1的技术中，其目的是尽快得到车辆从交叉点和分支点进出到哪个道路的信息，以及驾驶员希望尽早得到接下来的路径引导信息。因此，在驾驶员驾驶车辆的安全性的观点和在哪个定时进行路径引导更适合等观点有不足，且对于在哪个定时进行路径引导能更有效果这点上未做考虑。

发明内容

本发明鉴于以上情况而做出，其目的在于提供一种车载导航系统，其具备路径引导部，可以正确地判断本车辆在交叉点的左右转弯和在分支点的分支，并可以在适当的时机进行必要的引导。

本发明的一个实施例的车载导航系统具备：本车辆位置检测部，检测本车辆的位置；路径引导部，引导到达指定目的地所推荐的路径，在路径引导时当本车辆靠近应进行左右转弯的交叉点或应分支的分支点时，进行左右转弯引导或分支引导；照相机，拍摄本车辆行驶的路面；通过判定部，从所述照相机的拍摄图像检测出车道边界线或人行横道的道路标示，并根据该检测出的道路标示的图像的相对移动判定车辆通过了车道边界线或者人行横道，其中所述车道边界线或人行横道被附带设置在由路径引导部来对左右转弯或者分支进行引导的交叉点或分支点的部分；判断部，根据所述本车辆位置检测部的检测以及所述通过判定部的通过的判定，判断车辆的左右转弯或分支的结束。所述判断部进行判断后，所述路径引导部接下来进行必要的引导。

所述车载导航系统，当根据路径引导部的引导，本车辆在交叉点进行左右转弯或者在分支点进行分支时，由通过判定部根据照相机所拍摄到的路面图像来判定车辆已经通过了车道边界线或者人行横道。并且，根据该通过判定部的通过判定，由判读部来判断车辆的左右转弯已结束或者分支已结束，在该判断之后，由路径引导部进行接下来的必要的引导。

这里，例如人行横道的道路标示的构成为，用白色的颜料对发黑的路面描出粗条纹图样，且贯穿车道。车辆通过这样的人行横道时，相对于条纹图样的排列方向横穿或微斜地横穿。因此，照相机所拍摄到的图像数据在人行横道部分沿着水平方向的线会产生对应花纹的周期性明暗。这样，可以用极其简单的处理检测出图像中的人行横道，并可以容易且确切地判定车辆是否通过了人行横道，即判定是否通过了交叉点和分支点。

这时，以本车辆通过了位于交叉点和分支点的出口侧的人行横道来判断通过了交叉点或分支点，并进行接下来的引导。换句话说，在通过必须对步行者引起注意的人行横道之前不进行接下来的引导，因此，驾驶员不需要关注引导，从而可以确保安全性。该结果可以正确地判断车辆在交叉点的左右转弯和在分支点的分支，从安全性的角度看可以在合适的时机进行必要的引导。

另外，即使是在没有人行横道的分支点，也可以根据检测车道边界线的道路标示，即白色油漆所组成的线来容易且确切地判定车辆已在分支方向越过车道边界线。

所述路径引导部的构成也可以为，即使是在应该进行路径引导的交叉点或分支点连续相连的情况下，在通过了一个分叉点或分支点之后再进行接下来的交叉点或分支点的引导。这样，即使是在交叉点或分支点连续相连的情况下，和之前的总括引导不同，可以对每个交叉点或分支点进行一一的引导，所以可以进行对驾驶员来说更加易于做出判断的引导。

附图说明

通过参照附图来对实施方式进行详细的说明，从而使得本发明的上述以及其他的目的、特征和优点变得更加清楚。在附图中，

图1为概括表示车载导航系统的电结构的块图。

图2为表示照相机的安装位置的车辆侧视图。

图3为表示表示控制装置所执行的路径引导时的分支点通过判定的处理顺序的流程图。

图4A、4B为用于说明人行横道的检测方法的图。

图5A、5B、5C为用于说明车道边界线的通过判定方法的图。

图6A为表示一个实施例中，分支点连续时的声音引导的时刻图。

图6B为表示比较例中，分支点连续时的声音引导的时刻图。

图7A为表示交叉点的例子的平面图。

图7B为表示对应图7A的交叉点的道路网络上的左右转弯的轨迹的图。

图8A为表示分支点的例子的平面图。

图8B为表示对应图8A的分支点的道路网络上的分支轨迹的图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的一个实施例。图1概括地表示本实施例的车载导航系统2的构成。车载导航系统2搭载在车辆1上(参照图2)。

该车载导航系统2的构成为以计算机(CPU)作为主体，具备控制整体的控制装置3。并且还具备通信装置5，其与所述控制装置3连接，并和外部的信息通信中心4等进行无线通信；位置检测部6，作为用于检测车辆的位置的车辆位置检测部；显示装置7，作为由全彩色液晶显示器所组成的显示部而发挥功能；操作开关群8，其包含触摸面板和机械开关；声音输出装置9，从扬声器输出合成声音；以及地图数据库10等。

进一步，所述控制装置3通过图像处理装置12和用于拍摄本车辆1所行驶的路面的照相机11连接，所述图像处理装置12进行2值化处理、边缘检测和模式匹配等的处理。本实施例中，如图2所示那样，所述照相机11设置在本车辆1(车体)后部的朝下设置，从而拍摄车体后侧的路面。也可以将照相机11设置在车体的前部。该照相机11的拍摄图像被输入到图像处理装置12，如后述那样，由图像处理装置12检测设置在路面上的道路标示，即由白色颜料形成的人行横道和车道边界线。

如图1所示，所述位置检测部6包含GPS接收机13、地磁传感器14、陀螺传感器15以及距离传感器16，其中，所述GPS接收机13用于根据GPS用的人工卫星发出的发送电波来检测(测位)出本车辆1的位置的GPS(Global Positioning System：全球定位系统)。所述控制装置3根据构成所述位置检测部6的各个传感器13～16的输入，通过其软件构成(以及硬件构成)来高精度地检测出车辆1的当前位置(绝对位置)、行进方向、速度和行驶距离以及当前时刻等。

然后，控制装置3根据其本车辆1的当前位置以及由所述地图数据库10所得到的地图数据来实现定位功能，即在所述显示装置7的画面上和本车辆1周边的道路地图一起重合显示车辆的现在位置(以及行进方向)。这时，实现定位功能时，为了使本车辆1的位置搭载上被显示电子地图上的道路，将本车辆1的移动轨迹和道路地图数据中的道路形状进行比较对照后，进行推测当前正在行驶的道路的地图匹配。

所述地图数据库10存储例如日本全国的道路地图数据、附带在道路地图数据中的各种设施和店铺等的设施数据等。所述道路地图数据由道路网络构成，以交叉点等作为节点，分割成多个部分，将各个节点间的部分作为路段，并赋予规定的路段数据，其中所述道路网络用线来表示的地图上的道路。该路段数据的构成为，包括路段固有的路段ID(标识符)、路段长、路段的始点的位置数据(经度、纬度)和终点(节点)的位置数据(经度、纬度)、角度(方向)数据、道路宽度、道路类别等的数据。另外，本实施例中，道路地图数据包含有道路上的道路标示(道路颜料)中的成为识别对象(后述的交叉点C或分支点J的人行横道T或车道边界线B)的数据(识别对象信息)。另外，也包含有用于将道路地图再现(描绘)在显示装置7的画面上的数据。

该车载导航系统2(控制装置3)利用所述通信装置5，通过例如未图示的无线基站以及英特网等通信网络，与信息通信传感器4的服务器之间进行通信。由此，可以接收并存储道路交通信息(拥堵、事故、施工、车道管制、交通管制等的信息)、气象信息(天气、风向、路面状况)等最新数据。作为所述通信装置5，可以采用移动电话、DSRC、无线LAN等各种各样的装置。

并且，当用户指定了目的地后，车载导航系统2的控制装置3执行路径搜索程序，利用地图数据库10的道路地图数据(路段、节点的数据)，通过运算来求得(搜索)从出发地(当前地)到达目的地的推荐路径。车载导航系统2的控制装置3作为路径搜索部发挥功能。该路径搜索使用众所周知的迪杰斯特拉(Dijkstra)算法，对于从出发地(当前地)向目的地，到接着能到达的交叉点(节点)的道路(路段)搜索以及道路(路段)的成本(评价值)的计算依次进行，从而求得到达目的地的最小成本的路径(路段列)。另外在该路径搜索中，还加入了所述道路交通信息和气象信息等。

同时，车载导航系统2的控制装置3执行路径引导程序，执行路径引导，引导由所述路径搜索而得到的推荐路径。车载导航系统2的控制装置3作为路径引导部而发挥功能。众所周知，该路径引导通过以下方法进行：将应当形式的路径与道路地图重合显示在显示装置7的画面上，并且当本车辆位置达到规定的点时，利用声音输出装置9输出引导声音。

这时候，当本车辆1的位置接近应该右转弯或应该左转弯的交叉点时，并且在接近应该分支的分支点的时候，引导左右转弯或分支。更具体地说，在引导该左右转弯或分支时，当本车辆1的位置到下次的左右转弯或分支前有充分的距离(继续直行(沿着道路)到交叉点或分支点)时，首先在还未到达该交叉点或分支点的跟前的位置，进行例如“前方300米向右方向。”的预先引导。之后，本车辆1在快要到达交叉点或分支点之前的规定的定时，进行“马上是向右方向”的声音输出，并且在显示装置7的画面上进行交叉点的放大显示。

另外，如后面的作用说明(流程图说明)所叙述，本实施例中，所述控制装置3通过其软件构成执行所述路径引导时，当本车辆1进入到被引导左右转弯或分支的交叉点部分或分支点的部分时，从所述照相机11所拍摄到的路面图像检测出在道路上用颜料所设置的识别对象物，即检测出附带设置于交叉点部分或分支点部分附带所设置的车道边界线或人行横道的道路标示，并且根据该检测出的道路标示的图像的相对移动来判定本车辆1已通过车道边界线或人行横道。

这里，如图7A所示，在2条道路交叉的交叉点C处，一般在位于交叉点C的出口处的4个地方设置人行横道T，该人行横道T的道路标示的构成为，用白色的颜料对发黑的路面描出粗条纹图样，从而在路面贯穿车道。本车辆1在进入交叉点C时横穿人行横道T(进入人行横道)，在是从交叉点C退出时也通过退出道路的人行横道T(退出人行横道)。这时，当车辆1通过人行横道T时，相对于条纹图样的排列方向横穿或略微倾斜地横穿。另外，虽然未图示，但在Y字路等的分支点部分，例如在位于分支点的入口和分支点的出口处的3个地方设置人行横道。

通过所述照相机11拍摄人行横道T时，如图4A所示那样，照相机11的拍摄图像在人行横道T部分，如图4B所示那样将沿着水平方向的线产生与条纹图样相对应的周期性明暗。因此，通过用长窗口区域在水平方向分割出图像并求得水平方向的亮度变化，从而可以用极其简单的处理从照相机11的拍摄图像检测出图像中的人行横道T，进一步，也可以容易且可靠地判定本车辆1是否已通过人行横道T。

并且，控制装置3在根据位置检测部6进行的本车辆位置的检测以及上述通过判定的定时，判断本车辆1在交叉点的左右转弯已结束或在分支点的分支已结束(从交叉点C和分支点J退出)。因此，控制装置3作为通过判定部以及判断部发挥功能。另外，控制装置3的构成为，当判断本车辆1的左右转弯已结束和分支已结束之后，进行接下来的必要的引导，即在判断本车辆1从交叉点C或分支点J退出之前，并不开始接下来的声音引导等。

进一步，特别是在本实施例中，如图8A所示那样的，在类似从高速公路的主道通过减速车道向着匝道出口(或者灯)的分支点J那样的、未附带人行横道的分支点J处，控制装置3从照相机11的拍摄图像检测出设在该分支点J部分的作为识别对象物的车道边界线(道路车道边界线)B的道路标示。并且，同时根据该车道边界线B的图像的相对移动来判定本车辆1向分支方向(图8A、图8B的例子中左侧)越过车道边界线B，进一步判断本车辆1进入(通过了分支点)到应该分支的道路(减速车道)。

这时候，如图5A、5B、5C所示那样，根据照相机11对分支点J部分的路面进行拍摄所得到的拍摄图像，检测出在路面上设置成虚线状的白线(车道边界线B)，通过检测出识别到的白线的左右方向的移动(用箭头表示)，可以容易且确切地检测出本车辆1已在分支方向上越过车道边界线B。这时，成为识别对象物的车道边界线B和表示通常的车道界限的线相比，其线粗大，且单条线的长度(以及设置各线的间隔)较短。

本实施例中，如上所述，地图数据库10中的道路地图数据包含识别对象物信息、即成为识别对象的交叉点C或分支点J的人行横道T或车道边界线B的信息。该识别对象物信息包含进入道路的人行横道T的信息，作为与一个交叉点C(或分支点J)有关的进入判定用的信息，还包含退出道路的人行横道T以及车道边界线B的信息作为退出判定用信息。

另外，本实施例中，当控制装置3进行路径引导时，例如如图6A的分支点J的例子所示那样，即使在应该进行路径引导的交叉点或分支点J连续相连时也重复以下动作：在通过了一个交叉点或分支点J之后，进行与下一个交叉点或分支点J相关的引导(声音引导)。

接着，参照图3说明上述构成的作用。图3的流程图表示车载导航系统2的控制装置3在执行路径引导时的交叉点或分支点的通过判断的处理顺序。另外，在该流程图中，将交叉点以及分支点统称为“分支点”。

首先，当搜索出到达驾驶员(用户)指定的目的地所推荐的路径，开始路径引导后，在步骤S1取得本车辆1的当前位置。在步骤S2判断是否行驶在道路上。当判断为没有行驶在道路上时(步骤S2为否)，在步骤S3用于表示分支点(交叉点)的通过状态的标记的“分支点通过状态”变更为“未通过中”，并返回步骤S1。

与此相对，当行驶在道路上时(步骤S2为是)，在步骤S4取得当前地周边(行驶中的道路前方)的识别对象物信息。如上所示，该对象识别信息为交叉点(十字路口)C或分支点J所附带的人行横道T或车道边界线B的信息。在步骤S5取得照相机11的图像信息。在接着的步骤S6，判断“分支点通过状态”是“通过中”还是“未通过中”。

当“分支点通过状态”为“未通过中”时，进入到步骤S7，判断识别对象物信息中是否存在分支进入判定用的数据(进入人行横道T的数据)。当是人行横道所附带的交叉点(十字路口)C时，因为存在分支进入判定用的人行横道T的数据(步骤S7为是)，进入步骤S8，将分支进入判定用的人行横道T作为识别对象物进入步骤S10。与此相对，当“分支点通过状态”为“通过中”时，以及当识别对象信息中不存在分支进入判定用的数据(进入人行横道T的数据)时(步骤S7为否)，进入步骤S9，将识别对象物信息的分支退出判定用的数据(退出人行横道T或车道边界线B)作为识别对象物并进入步骤S10。

在步骤S10判断识别对象物和照相机10所拍摄的图像是否一致。如果一致(步骤S10为是)，在步骤S11判断识别对象物的信息是分支进入用还是分支退出用。当是分支进入判定用的识别对象物(进入人行横道T)时，进入步骤S12，“分支点通过状态”为“通过中”，并返回步骤S1。对此，当是分支退出判定用的识别对象物(退出人行横道T或车道边界线B)时，进入步骤S13，判断为已经通过该分支点，并返回到步骤S1。

由此，根据路径引导部的引导，本车辆1在交叉点C左右转弯或者在分支点J进行分支时，从照相机10所拍摄到的路面图像来确切地判定本车辆1通过了人行横道T或越过车道边界线B结束了分支的情况。并且，根据其判定，判断本车辆1的左右转弯或者分支结束，在其判断之后，进行接下来的必要的声音引导。

这时候，如图6A所示，即使是当3个分支点J1、J2、J3连续相连时，在分支点J1之前也可以进行例如“马上是向左方向。左转后，请进入右车道。”这样的声音引导，在通过分支点J1后，在分支点J2之前可以进行例如“前方是向右方向。右转后，请进入左车道。”这样的声音引导。这里的比较例中，如图6B所示那样，即使是在3个分支点J1、J2、J3连续相连时，在分支点J1之前进行例如“马上是向左方向。该前方是向右方向，进一步继续分支。”这样涉及直到前方的总的引导。对此，本实施例中，由于可以对于每个交叉点C或分支点J进行一一引导，因此对驾驶员来说可以进行更加清楚的引导。

这样根据本实施例的车载导航系统2，其具备进行到达目的地的路径引导的路径引导部，当本车辆1在交叉点C左右转弯或在分支点J进行分支时，从照相机11所拍摄到的路面图像来判定本车辆1通过了人行横道T。并且，根据其通过的判定来判断本车辆1的左右转弯已结束或分支已结束，在其判断后接着进行必要的路径引导。这里，换句话说，在通过必须对步行者引起注意的人行横道之前不会进行接下来的引导，因此，驾驶员不需要关注引导，从而可以确保安全性。该结果可以正确地判断本车辆1在交叉点C的左右转弯和在分支点J处的分支，从安全性的角度看，可以在合适的时机进行必要的引导。

另外，在本实施例中，在未附带有人行横道T的分支点J处，从照相机11的拍摄图像，检测出设置在该分支点J部分的车道边界线B的道路标示，并且根据该车道边界线B的图像的相对移动来判定本车辆1已在分支方向上越过车道边界线B，从而判断本车辆1已进入到应该分支的道路。这样，在没有人行横道T的分支点J，也可以根据对车道边界线B的道路标示(由白线形成的线)的检测来代替对人行横道T的检测，容易且可靠地判定本车辆1在分支方向上越过了车道边界线B。

另外，在上述实施例中，将车载照相机11设置在车体的后部，但其构成也可以是在车体的前部设置照相机来拍摄车辆前方的路面。另外，在上述实施例中，举了十字路口作为交叉点C的例子，但是也可以是如三叉路口(T字路口)和具有斜方向的左右转弯的较复杂(五叉以上的路口)的交叉点。进一步，在上述实施例中，车载导航系统2的控制装置3为进行路径搜索的处理的构成，也可以在不脱离主旨的范围内进行适当地变化，如构成为如下构成的系统等，即在车载机和服务中心之间进行通信，在服务中心一侧进行路径搜索的处理，在车辆一侧接收该路径的数据并进行路径引导。

另外，本发明的实施方式、构成、形式等不限于所述的各个实施方式、各个构成、各个形式等。通过将不同的实施方式、构成、形式等分别公开的技术适当地进行组合后所得到的实施方式、构成、形式等，也包括在办发明的实施方式、构成、形式等技术范围内。

Claims (2)

1.一种车载导航系统，其特征在于，具备

本车辆位置检测部（6），检测本车辆的位置；

路径引导部（3），引导到达被指定的目的地的推荐路径，在路径引导时，当本车辆接近应该左转弯或右转弯的交叉点或者应该分支的分支点时，进行左转弯或右转弯引导或者分支引导；

照相机（11），对本车辆正在行驶的路面进行拍摄；

通过判定部（3），根据所述照相机（11）的拍摄图像，检测出车道边界线或人行横道的道路标示，并根据该检测出的道路标示的图像的相对移动来判定本车辆通过了车道边界线或者人行横道，其中，所述车道边界线或人行横道被附带设置在由所述路径引导部（3）进行左转弯或右转弯引导或者分支引导的交叉点或分支点部分；

判断部（3），根据所述本车辆位置检测部（6）的检测以及所述通过判定部（3）的通过判定，来判断本车辆左转弯或右转弯已结束或分支已结束，

所述路径引导部（3）在所述判断部（3）进行判断之后，进行接下来的当本车辆接近应该左转弯或右转弯的交叉点或者应该分支的分支点时，左转弯或右转弯引导或者分支引导。

2.根据权利要求1所述的车载导航系统，其特征在于，

即使在应该进行路径引导的交叉点或分支点连续相连的情况下，所述路径引导部（3）重复进行以下动作：在通过了一个交叉点或分支点后，进行关于下一个的交叉点或分支点的引导。

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