JP2005257314A - 車両位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 自車両の位置を精度良く検出する。
【解決手段】 マップマッチング処理部２５は、道路地図データ記憶装置１２の道路地図データと、自車移動軌跡記憶部２２の自車両の移動軌跡と、他車移動軌跡記憶部２４の他車両の移動軌跡と、自車走行状態算出部２１にて算出した自車両の移動方向と、他車走行状態算出部２３にて算出した他車両の移動方向とに基づきマップマッチングを行い、自車両及び他車両が走行中の各道路を検知する。他車走行位置推定部２６は、自車両及び他車両が走行中の道路と道路地図データとに基づき、他車両が走行中の車線を推定する。センターライン推定部２７は、道路地図データと他車両が走行中の車線とに基づき、他車両に対するセンターラインの相対位置を推定する。車両位置補正部２８は、道路地図データと推定したセンターラインの相対位置とに基づき、自車両及び他車両の位置を補正する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両位置検出装置に関する。

従来、例えば自車両と他の車両との間の通信（車車間通信）により、他の車両にて検出された位置情報を取得し、他の車両の位置情報と、自車両にて検出した位置情報とに基づき、地図上における他車両と自車両との位置を設定する位置検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３３７０２９号公報

しかしながら、上記従来技術の一例に係る位置検出装置においては、各車両毎に車車間通信を行うための通信装置を備える必要があり、この通信装置を備えていない他の車両に対しては位置情報を取得することができないという問題が生じる。
また、上記従来技術の一例において、各車両はＧＰＳ（Global Positioning Systems）信号等の測位信号に基づき位置情報を作成していることから、測位信号を取得できない場合には地図上における他車両と自車両との位置を設定することができないという問題が生じる。しかも、測位信号に基づく位置情報に対しては、検出精度をより向上させることが望まれている。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、自車両の位置を精度良く検出することが可能な車両位置検出装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の車両位置検出装置は、道路データを含む地図データを記憶する道路地図データ記憶手段（例えば、実施の形態での道路地図データ記憶装置１２）と、前記地図データ上における自車両の位置を検知する自車位置検知手段（例えば、実施の形態での自車走行状態算出部２１）と、自車両の進行方向の所定領域内に存在する他の車両を含む物体を検知する物体検知手段（例えば、実施の形態での外界センサ１３）と、該物体検知手段の検知結果に基づき自車両と前記物体との相対位置を算出する相対位置算出手段（例えば、実施の形態での他車走行状態算出部２３）とを備える車両位置検出装置であって、前記自車位置検知手段により検知された自車両の位置と、前記相対位置算出手段により算出された前記相対位置と、前記道路地図データ記憶手段に記憶された前記地図データとに基づき、前記地図データ上における前記物体の位置を検知する物体位置検知手段（例えば、実施の形態でのマップマッチング処理部２５、他車走行位置推定部２６、車両位置補正部２８、ステップＳ０６〜ステップＳ２２）を備えることを特徴としている。

上記構成の車両位置検出装置によれば、例えばレーダやカメラ等からなる物体検知手段により検知した物体に対して、相対位置算出手段は、例えば自車両から物体までの相対距離および自車両から物体に向かう方向等の検出結果に基づき相対位置を算出する。
物体位置検知手段は、相対位置算出手段にて算出した相対位置、さらには、相対位置の時間変化等に基づく移動軌跡や移動方向や移動速度等と、地図データに格納されている幅員データや車線数データ等の道路情報とに基づき、適宜の推定処理やマップマッチングの処理によって地図データ上における物体の位置を検知する。
これにより、例えば外部からＧＰＳ信号等の測位信号を受信する装置や、他の車両から位置情報を受信する装置等を備える必要無しに、自車両に搭載した物体検知手段の検知結果に基づき所望のタイミングで精度良く位置検知を実行することができる。

さらに、請求項２に記載の本発明の車両位置検出装置は、前記自車位置検知手段により検知された自車両の位置と、前記相対位置算出手段により算出された前記相対位置とに基づき、前記物体の移動軌跡を推定する物体軌跡推定手段（例えば、実施の形態での他車走行状態算出部２３）を備え、該物体軌跡推定手段により推定された前記物体の移動軌跡と、前記物体位置検知手段により検知された前記地図データ上における前記物体の位置と、前記道路地図データ記憶手段に記憶された前記地図データとに基づき、前記物体が存在する道路を推定すると共に、前記物体の位置を、推定した道路上の位置に設定する物体位置設定手段（例えば、実施の形態でのマップマッチング処理部２５）を備えることを特徴としている。

上記構成の車両位置検出装置によれば、物体軌跡推定手段は、例えば自車両の位置の時間変化に基づく移動軌跡と、自車両と物体との相対位置とにより、物体の移動軌跡を推定する。
物体位置設定手段は、物体の移動軌跡と、地図データ上における物体の位置と、地図データに格納されている幅員データや車線数データ等の道路情報とに基づき、適宜の推定処理やマップマッチングの処理によって、物体が存在する道路を推定すると共に、推定した道路上に物体の位置を設定する。
これにより、例えば外部から受信するＧＰＳ信号等の測位信号や他の車両から受信する位置情報等を用いる必要無しに、地図データ上の適切な位置に物体の位置を設定することができる。

さらに、請求項３に記載の本発明の車両位置検出装置は、前記物体位置設定手段により推定された前記道路上の前記物体の位置と前記相対位置算出手段により算出された前記相対位置とに基づき、自車両が存在する道路を推定すると共に、自車両の位置を、推定した道路上の位置に設定する自車位置設定手段（例えば、実施の形態でのマップマッチング処理部２５）を備えることを特徴としている。

上記構成の車両位置検出装置によれば、自車位置設定手段は、物体が存在する道路の推定結果と、自車両と物体との相対位置とにより、自車両が存在する道路を推定すると共に、推定した道路上に自車両の位置を設定する。
これにより、例えば外部から受信するＧＰＳ信号等の測位信号や他の車両から受信する位置情報等を用いる必要無しに、地図データ上の適切な位置に自車両の位置を設定することができる。

さらに、請求項４に記載の本発明の車両位置検出装置は、自車両の速度および旋回状態を含む運動状態を検出すると共に、該検出した運動状態に基づき自車両の移動軌跡を推定する自車軌跡推定手段（例えば、実施の形態での自車走行状態算出部２１）と、該自車軌跡推定手段により推定された自車両の移動軌跡と、前記相対位置算出手段により算出された前記相対位置とに基づき、前記物体の移動速度を推定すると共に、前記移動速度が所定速度以上の前記物体を、前記物体位置検知手段にて前記地図データ上における位置を検知する際の検知対象として、選択する物体選択手段（例えば、実施の形態でのステップＳ０４）とを備えることを特徴としている。

上記構成の車両位置検出装置によれば、自車軌跡推定手段は、例えば自車両の速度やヨーレート等の検出結果に基づき自車両の移動軌跡を推定する。そして、物体選択手段は自車両の移動軌跡と、自車両と物体との相対位置とにより、物体の移動速度を推定し、物体検知手段にて検知された物体のうち移動速度が所定速度以上の物体を、自車両周辺に存在する他車両であると判定し、この他車両に対して地図データ上における位置を検知するように検知対象として選択する。すなわち、位置検知の検知対象としての物体を適切に選択することにより、例えば物体が走行中の道路の推定等の処理を適切に実行することができ、位置検出精度を向上させることができる。

さらに、請求項５に記載の本発明の車両位置検出装置は、自車両の速度および旋回状態を含む運動状態を検出すると共に、該検出した運動状態に基づき自車両の移動軌跡を推定する自車軌跡推定手段（例えば、実施の形態での自車走行状態算出部２１）と、該自車軌跡推定手段により推定された自車両の移動軌跡と、前記相対位置算出手段により算出された前記相対位置とに基づき、前記物体の移動軌跡を推定すると共に、前記物体の移動軌跡と前記自車両の移動軌跡とに基づき自車両と前記物体とが同一道路上に位置するか否かを判定する位置判定手段（例えば、実施の形態でのステップＳ０６）とを備えることを特徴としている。

上記構成の車両位置検出装置によれば、自車軌跡推定手段は、例えば自車両の速度やヨーレート等の検出結果に基づき自車両の移動軌跡を推定する。そして、位置判定手段は自車両の移動軌跡と、自車両と物体との相対位置とにより、物体の移動軌跡を推定し、自車両および物体の移動軌跡に基づき自車両と物体とが同一道路上に位置するか否かを判定する。
すなわち、自車両および物体が走行中の道路が同一道路であるか、あるいは、交差道路であるを区別しておくことで、例えば自車両および物体が走行中の車線の推定等の処理を適切に実行することができ、位置検出精度を向上させることができる。

さらに、請求項６に記載の本発明の車両位置検出装置は、前記道路地図データ記憶手段に記憶された前記地図データは更に道路の車線数データを含み、自車両の速度および旋回状態を含む運動状態を検出すると共に、該検出した運動状態に基づき自車両の移動軌跡を推定する自車軌跡推定手段（例えば、実施の形態での自車走行状態算出部２１）と、該自車軌跡推定手段により推定された自車両の移動軌跡と、前記相対位置算出手段により算出された前記相対位置とに基づき、前記物体の移動軌跡を推定すると共に、前記物体の移動軌跡と前記自車両の移動軌跡と前記道路地図データ記憶手段に記憶された前記車線数データとに基づき、少なくとも自車両または前記物体の何れか一方が位置する車線を推定する車線推定手段（例えば、実施の形態での他車走行位置推定部２６、ステップＳ０７、ステップＳ１４）とを備えることを特徴としている。

上記構成の車両位置検出装置によれば、自車軌跡推定手段は、例えば自車両の速度やヨーレート等の検出結果に基づき自車両の移動軌跡を推定する。そして、車線推定手段は自車両の移動軌跡と、自車両と物体との相対位置とにより、物体の移動軌跡を推定し、自車両および物体の移動軌跡と、地図データの車線数データとに基づき、少なくとも自車両または物体が位置する車線を推定する。
これにより、例えば外部から受信するＧＰＳ信号等の測位信号や他の車両から受信する位置情報等を用いる必要無しに、地図データ上における自車両または物体の位置検出精度を向上させることができる。

さらに、請求項７に記載の本発明の車両位置検出装置では、前記自車軌跡推定手段は、検出した自車両の前記運動状態に基づき自車両の移動方向を推定し、前記車線推定手段は前記自車軌跡推定手段により推定された自車両の移動方向と、前記相対位置算出手段により算出された前記相対位置とに基づき、前記物体の移動方向を推定すると共に、更に前記物体の移動方向と前記自車両の移動方向とに基づき、少なくとも自車両または前記物体の何れか一方が位置する車線を推定することを特徴としている。

上記構成の車両位置検出装置によれば、車線推定手段は、自車両および物体の移動軌跡および移動方向と、地図データの車線データとに基づき、少なくとも自車両または物体が位置する車線を推定する。
これにより、例えば外部から受信するＧＰＳ信号等の測位信号や他の車両から受信する位置情報等を用いる必要無しに、地図データ上における自車両または物体の位置検出精度を向上させることができる。

さらに、請求項８に記載の本発明の車両位置検出装置は、前記自車軌跡推定手段により推定された自車両の移動軌跡もしくは前記車線推定手段により推定された前記物体の移動軌跡に基づき、前記地図データ上におけるセンターラインの位置を推定するセンターライン推定手段（例えば、実施の形態でのセンターライン推定部２７、ステップＳ０９、ステップＳ１１、ステップＳ１６、ステップＳ１９、ステップＳ２１、ステップＳ２２）を備えることを特徴としている。

上記構成の車両位置検出装置によれば、センターライン推定手段は、少なくとも自車両または物体の何れか一方が位置する車線の推定結果と、自車両または物体の移動軌跡とに基づき、地図データ上におけるセンターラインの位置を推定する。これにより、推定したセンターラインの位置を、実際のセンターラインの位置に一致させる際に、推定したセンターラインと自車両および物体との相対位置関係を維持しておくことで、地図データ上における自車両および物体の実際の位置を精度良く検知することができる。

本発明の車両位置検出装置によれば、例えば外部からＧＰＳ信号等の測位信号を受信する装置や、他の車両から位置情報を受信する装置等を備える必要無しに、所望のタイミングで精度良く自車両および自車両周辺の物体の位置を検知することができる。
さらに、請求項２に記載の本発明の車両位置検出装置によれば、例えば外部から受信するＧＰＳ信号等の測位信号や他の車両から受信する位置情報等を用いる必要無しに、地図データ上の適切な位置に物体の位置を設定することができる。
さらに、請求項３に記載の本発明の車両位置検出装置によれば、例えば外部から受信するＧＰＳ信号等の測位信号や他の車両から受信する位置情報等を用いる必要無しに、地図データ上の適切な位置に自車両の位置を設定することができる。

さらに、請求項４に記載の本発明の車両位置検出装置によれば、位置検知の検知対象としての物体を適切に選択することにより、例えば物体が走行中の道路の推定等の処理を適切に実行することができ、位置検出精度を向上させることができる。
さらに、請求項５に記載の本発明の車両位置検出装置によれば、自車両および物体が走行中の道路が同一道路であるか、あるいは、交差道路であるを区別しておくことで、例えば自車両および物体が走行中の車線の推定等の処理を適切に実行することができ、位置検出精度を向上させることができる。

さらに、請求項６または請求項７に記載の本発明の車両位置検出装置によれば、例えば外部から受信するＧＰＳ信号等の測位信号や他の車両から受信する位置情報等を用いる必要無しに、地図データ上における自車両または物体の位置検出精度を向上させることができる。
さらに、請求項８に記載の本発明の車両位置検出装置によれば、推定したセンターラインの位置を、実際のセンターラインの位置に一致させる際に、推定したセンターラインと自車両および物体との相対位置関係を維持しておくことで、地図データ上における自車両および物体の実際の位置を精度良く検知することができる。

以下、本発明の一実施形態に係る車両位置検出装置について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による車両位置検出装置１０は、例えば図１に示すように、車両位置を検出するためにＣＰＵ等を含む電子回路により構成された制御装置１１と、道路地図データ記憶装置１２と、外界センサ１３と、車両状態量センサ１４とを備えて構成されている。

道路地図データ記憶装置１２は、例えば光磁気ディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等のコンピュータによる読み書き可能な記録媒体からなり、例えば経路探索や経路誘導等に加えて、後述する車両の位置検出に利用される道路地図データを記憶する。
この道路地図データは、例えば、地図表示用の地図データや車両の現在位置に基づくマップマッチングの処理に必要とされる道路座標データに加えて、経路探索や経路誘導等の処理に必要とされるデータ、例えば交差点等の所定位置に係るノードデータと各ノード間の道路に係るリンクデータ、さらに、例えば道路の幅員データや車線数や複数の道路の交差角度や交差点の形状や位置等の道路情報を備えている。

外界センサ１３はレーダやカメラ等からなり、自車両周辺の他の車両や歩行者等の移動体や障害物や標識等の検知対象物に対する検出信号を制御装置１１へ出力する。
例えばレーダは自車両のボディのノーズ部や車室内のフロントウィンド近傍等に配置され、制御装置１１から入力される制御指令に応じてレーザ光やミリ波等の発信信号を車両進行方向等の適宜の検知方向に向けて発信すると共に、この発信信号が自車両の外部の物体（検知対象物）によって反射されることで生じた反射信号を受信し、反射信号と発信信号とを混合してビート信号を発生させ、制御装置１１へ出力する。そして、このビート信号を受信した制御装置１１は、ビート信号の周波数ｆ（ビート周波数）に基づいて、所定の検知エリア内の領域における検知対象物までの相対距離や相対速度や移動軌跡や移動方向等を算出する。

また、例えばカメラは可視光領域や赤外線領域にて撮像可能なＣＣＤカメラやＣ−ＭＯＳカメラ等であって、制御装置１１から入力される制御指令に応じて車両進行方向等の適宜の検知方向での外界を撮影し、撮影により得られた画像データを制御装置１１へ出力する。この画像データを受信した制御装置１１は画像処理を実行し、自車両周辺の検知対象物を検出すると共に、検出した検知対象物までの相対距離や相対速度や移動軌跡や移動方向等を算出する。例えば複数のカメラを搭載する車両においては、少なくとも２つのカメラの撮影画像に基づく三角測量法等により、他車両および歩行者等の移動体や障害物等の静止した物体の位置を検出する。

車両状態量センサ１４は、例えば車速センサおよびヨーレートセンサ等を備えて構成され、各センサから出力される検出信号は制御装置１１へ出力されている。
例えば車速センサは車輪の回転速度等に基づいて所定の単位処理時間毎における車両移動距離つまり自車両の速度を検出する。例えばヨーレートセンサは車両重心の上下方向軸回りの回転角であるヨー角およびヨー角の変化量（ヨーレート）を検出する。
測位信号受信部１５は、例えば人工衛星を利用して自車両の位置を測定するためのＧＰＳ（Global Positioning Systems）信号等の測位信号を外部から受信し、制御装置１１へ出力する。

制御装置１１は、例えば、自車走行状態算出部２１と、自車移動軌跡記憶部２２と、他車走行状態算出部２３と、他車移動軌跡記憶部２４と、マップマッチング処理部２５と、他車走行位置推定部２６と、センターライン推定部２７と、車両位置補正部２８とを備えて構成されている。

自車走行状態算出部２１は、外界センサ１３および車両状態量センサ１４から出力される各検出信号や測位信号受信装置１５から出力される測位信号に基づき、自車両の走行状態として現在位置および移動軌跡および移動方向を算出する。
例えば、自車走行状態算出部２１は、測位信号受信装置１５から出力されるＧＰＳ信号等の測位信号に基づく算出処理や、車両状態量センサ１６の車速センサおよびヨーレートセンサから出力される検出信号に基づく自律航法の算出処理によって自車両の現在位置を算出する。そして、例えば前回の算出処理にて自車位移動軌跡記憶部２２に格納した移動軌跡のデータを取得し、この移動軌跡のデータと算出した現在位置とに基づき、自車両の移動軌跡および移動方向を新たに算出する。
そして、自車走行状態算出部２１は移動軌跡の算出結果を自車位移動軌跡記憶部２２に格納する。

他車走行状態算出部２３は、外界センサ１３の検出信号および自車走行状態算出部２１の算出結果に基づき自車両周辺の他車両の走行状態として、自車両に対する相対位置および移動速度および移動軌跡および移動方向を算出する。
例えば、他車走行状態算出部２３は、先ず、外界センサ１３をなすレーダから出力されるビート信号やカメラから出力される画像データに基づき、自車両周辺の所定の検知エリア内における他車両および歩行者等の移動体や障害物および標識等の静止した物体からなる検知対象物の自車両に対する相対位置に係る情報、例えば自車両から検知対象物までの相対距離および自車両から検知対象物に向かう方向と所定方向とのなす相対角度等を算出する。そして、これらの相対距離および相対角度等の情報に基づき、検知対象物の自車両に対する相対位置を算出する。

例えば図２（ａ）または図２（ｂ）に示すように、自車走行状態算出部２１にて算出された自車両の現在位置に基づき適宜のＸ−Ｙ平面上に設定した自車両ａの座標位置（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）と、自車走行状態算出部２１にて算出された自車両の移動方向に基づき設定した自車両ａの移動方向とＸ軸との交差角度θ_ｎと、外界センサ１３の検出結果に基づき設定した自車両ａと他車両ｂとの相対距離ｒ_ｎと、自車両ａの移動方向と外界センサ１３の検出結果に基づき設定した自車両ａから他車両ｂへと向かう方向との交差角度θ_ｎｓとに基づき、Ｘ−Ｙ平面上における他車両ｂの座標位置（ｘ_ｂｎ，ｙ_ｂｎ）は下記数式（１）に示すように記述され、この他車両ｂの座標位置（ｘ_ｂｎ，ｙ_ｂｎ）に基づき自車両ａに対する他車両ｂの相対位置が算出される。

そして、他車走行状態算出部２３は、例えば所定の算出周期等にて算出した検知対象物の相対位置の時間変化、あるいは、前回の算出処理にて他車位移動軌跡記憶部２４に格納した移動軌跡のデータと今回の算出処理にて算出した検知対象物の相対位置とに基づき、検知対象物の移動軌跡および移動方向および移動速度を算出する。そして、検出した検知対象物のうち移動速度が所定速度以上である移動体を他車両であると認識し、認識した他車両に対する移動軌跡の算出結果を他車移動軌跡記憶部２４に格納する。

マップマッチング処理部２５は、道路地図データ記憶装置１２に格納されている道路地図データ（例えば、道路の幅員データ等）と、自車移動軌跡記憶部２２に格納されている自車両の移動軌跡と、他車移動軌跡記憶部２４に格納されている他車両の移動軌跡と、自車走行状態算出部２１にて算出した自車両の移動方向と、他車走行状態算出部２３にて算出した他車両の移動方向とに基づきマップマッチングを行い、道路地図データ上における自車両および他車両の位置、特に、自車両および他車両が走行中の各道路を検知する。
他車走行位置推定部２６は、マップマッチング処理部２５にて検知した自車両および他車両が走行中の道路の情報と、道路地図データ記憶装置１２に格納されている道路地図データ（例えば、道路の車線数等）とに基づき、道路上における他車両の位置、特に他車両が走行中の車線を推定する。

例えば、図３（ａ）に示すように、自車走行状態算出部２１は所定の算出処理周期等での自車両ａの現在位置の時系列データＰａ，…，Ｐａと、これらの時系列データＰａ，…，Ｐａに基づく自車両ａの移動軌跡Ｒａおよび移動方向Ｑａとを算出する。また、他車走行状態算出部２３は他車両ｂの相対位置の時系列データＰｂ，…，Ｐｂおよび移動軌跡Ｒｂおよび移動方向Ｑｂを算出する。そして、マップマッチング処理部２５は道路地図データに基づくマップマッチング処理により自車両ａおよび他車両ｂが走行中の道路を検知すると共に、この道路の車線数（例えば、片側２車線）および道路の幅員データを道路地図データから取得する。そして、他車走行位置推定部２６は、自車両ａの移動方向Ｑａと他車両ｂの移動方向Ｑｂとが同方向であって、かつ、自車両ａの移動軌跡Ｒａと他車両ｂの移動軌跡Ｒｂとの間の距離Ｌ１が１車線分の幅員以上であると、自車両ａと他車両ｂとは片側２車線道路の異なる車線を同方向に向かい走行していると推定する。

また、例えば、図３（ｂ）に示すように、自車両ａおよび他車両ｂが走行中の道路の車線数が片側１車線であって、自車両ａの移動方向Ｑａと他車両ｂの移動方向Ｑｂとが異方向であって、かつ、自車両ａの移動軌跡Ｒａと他車両ｂの移動軌跡Ｒｂとの間の距離Ｌ１が１車線分の幅員以上であると、他車走行位置推定部２６は、自車両ａと他車両ｂとは片側１車線道路を異方向に向かい走行していると推定する。

また、例えば、図３（ｃ）に示すように、自車両ａおよび他車両ｂおよび他車両ｃが走行中の道路の車線数が片側３車線であって、自車両ａの移動方向Ｑａと他車両ｂの移動方向Ｑｂと他車両ｃの移動方向Ｑｃとが同方向であって、かつ、自車両ａの移動軌跡Ｒａと他車両ｂの移動軌跡Ｒｂとの間の距離Ｌ１および自車両ａの移動軌跡Ｒａと他車両ｃの移動軌跡Ｒｃとの間の距離Ｌ２が１車線分の幅員以上であり、かつ、他車両ｂの移動軌跡Ｒｂと他車両ｃの移動軌跡Ｒｃとの間の距離（Ｌ１＋Ｌ２）が２車線分の幅員以上であると、他車走行位置推定部２６は、自車両ａと他車両ｂと他車両ｃとは片側３車線道路の異なる車線を同方向に向かい走行していると推定する。

センターライン推定部２７は、道路地図データ記憶装置１２に格納されている道路地図データと、他車走行位置推定部２６にて推定した他車両が走行中の車線とに基づき、他車両に対する道路のセンターラインの相対位置を推定する。
車両位置補正部２８は、道路地図データ記憶装置１２に格納されている道路地図データと、センターライン推定部２７にて推定した他車両に対するセンターラインの相対位置とに基づき、自車両および他車両の位置を補正する。

例えば、図４（ａ）または図５（ａ）に示すように、センターライン推定部２７は、他車走行位置推定部２６にて推定された車線内の適宜の位置を走行中の他車両ｂに対して、この他車両ｂの移動軌跡Ｒｂから、道路の幅員データおよび車線数等の道路情報に応じた距離αだけ道路幅方向にずれた位置に、他車両ｂが走行中の道路のセンターラインＣＥが存在すると推定する。そして、例えば他車両ｂと推定したセンターラインＣＥとの距離αおよび自車両ａと推定したセンターラインＣＥとの距離ｄ等を含む推定したセンターラインＣＥと自車両ａと他車両ｂとの相対位置を記憶する。

なお、他車両ｂの移動軌跡ＲｂからセンターラインＣＥを推定する際の距離αは、例えば図６に示すように、他車両ｂが走行中の道路の幅員Ｌと、この道路の片側車線の車線数ｎと、他車走行位置推定部２６にて推定された他車両ｂが走行中の車線の番号ｍ（例えば、センターラインから道路幅方向の外方に向かう方向に沿って増大する車線の番号等）とに基づき、さらに、他車両ｂが他車走行位置推定部２６にて推定された車線の幅方向の中央部を走行中であると仮定されて、例えば下記数式（２）に示すように記述される。

そして、例えば図４（ｂ）または図５（ｂ）に示すように、車両位置補正部２８は、センターライン推定部２７にて推定したセンターラインＣＥの位置を道路地図データ上のセンターラインＣの位置に一致させるようにして位置の補正を行う。このとき、推定したセンターラインＣＥと自車両ａと他車両ｂとの相対位置関係を維持した状態でセンターラインＣＥの位置を補正することにより、道路地図データ上のセンターラインＣの位置に応じて自車両ａおよび他車両ｂの各位置が補正される。

本実施の形態による車両位置検出装置１０は上記構成を備えており、次に、この車両位置検出装置１０の動作について説明する。

先ず、例えば図７に示すステップＳ０１においては、測位信号受信装置１５から出力されるＧＰＳ信号等の測位信号に基づく算出処理や、車両状態量センサ１４の車速センサおよびヨーレートセンサから出力される検出信号に基づく自律航法の算出処理等によって自車両の現在位置を算出し、さらに、この現在位置と、前回の算出処理にて算出した自車両の移動軌跡とに基づき、自車両の移動軌跡および移動方向を算出し、新たに算出した自車両の移動軌跡を記憶する。

次に、ステップＳ０２においては、外界センサ１３の検出信号を取得し、自車両周辺の他車両および歩行者等の移動体や障害物および標識等の静止した物体からなる検知対象物を検出し、自車両から検知対象物までの相対距離および自車両から検知対象物に向かう方向と所定方向とのなす相対角度を算出する。
次に、ステップＳ０３においては、自車両の現在位置と検知対象物の相対距離および相対角度と基づき検知対象物の相対位置を算出し、さらに、この相対位置と前回の算出処理にて算出した検知対象物の移動軌跡とに基づき、あるいは、今回の算出処理にて算出した相対位置と前回の算出処理までにおける検知対象物の相対位置との時系列データに基づき、検知対象物の移動軌跡および移動方向および移動速度を算出する。

次に、ステップＳ０４においては、検知対象物の移動速度が所定速度（例えば、２０ｋｍ／ｈ等）以上か否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、上述したステップＳ０１に戻る。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０５に進む。
ステップＳ０５においては、移動速度が所定速度以上となる検知対象物は他車両であると認識し、この他車両の移動軌跡を記憶する。

次に、ステップＳ０６においては、道路地図データ（例えば、自車両が走行中の道路の幅員データ等）と、記憶した自車両および他車両の各移動軌跡と、算出した自車両および他車両の移動方向とに基づき、自車両および他車両が同一の道路を走行中か否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合、例えば自車両と他車両とが互いに交差する交差道路を走行している場合等には、後述するステップＳ１３に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０７に進む。

ステップＳ０７においては、道路地図データ（例えば、自車両および他車両が走行中の道路の車線数等）と、自車両および他車両の各移動軌跡および各移動方向および各移動速度とに基づき、自車両および他車両が走行中の各車線を推定する。
そして、ステップＳ０８においては、上述したステップＳ０７の処理において自車両および他車両が走行中の各車線を正常に推定したか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ１１に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０９に進む。

このステップＳ０８において、自車両および他車両が走行中の各車線を正常に推定可能な場合とは、例えば図８（ａ）に示すように自車両ａと他車両ｂ，ｃとが同一の片側１車線道路を走行している場合や、例えば図８（ｂ），（ｃ）に示すように自車両ａ１（またはａ２）と他車両ｂ１（またはｂ２）とが同一の片側複数車線道路を同方向に向かい走行し、かつ、自車両ａ１（またはａ２）と他車両ｂ１（またはｂ２）とが片側の道路の幅方向両端に位置する互いに異なる車線を走行している場合等である。
例えば図８（ｂ），（ｃ）に示す場合においては、道路地図データの道路幅員データに基づき道路の幅方向両端に位置する車線間の距離を取得し、自車両の移動軌跡と他車両の移動軌跡との間の相対距離が取得した車線間の距離以上である場合には、自車両と他車両とがこれらの車線を走行中であると推定することができる。
また、例えば自車両と他車両とが同一の片側複数車線道路を異方向に向かい走行し、かつ、自車両と他車両とが道路幅方向外方の両端に位置する互いに異なる車線を走行している場合や、例えば自車両と他車両とが同一の片側複数車線道路を異方向に向かい走行し、かつ、自車両と他車両とがセンターラインを間に挟んで隣り合う互いに異なる車線を走行している場合等においても、自車両および他車両が走行中の各車線を正常に推定することができる。

一方、ステップＳ０８において、自車両および他車両が走行中の各車線を正常に推定することができない場合とは、例えば図８（ｄ）に示すように自車両ａ１（またはａ２）と他車両ｂ１（またはｂ２）とが同一の片側複数車線道路を同方向に向かい走行し、かつ、自車両ａ１（またはａ２）と他車両ｂ１（またはｂ２）とが片側の道路の同一の車線を走行している場合や、例えば図８（ｅ）に示すように自車両ａ１（またはａ２）と他車両ｂ１（またはｂ２）とが同一の片側複数車線道路を同方向に向かい走行し、かつ、少なくとも自車両ａ１（またはａ２）または他車両ｂ１（またはｂ２）が片側の道路の幅方向両端に位置する車線以外の車線を走行している場合等である。
また、例えば自車両と他車両とが同一の片側複数車線道路を異方向に向かい走行し、かつ、少なくとも自車両または他車両が道路幅方向外方の両端に位置する互いに異なる車線以外の車線を走行している場合や、例えば自車両と他車両とが同一の片側複数車線道路を異方向に向かい走行し、かつ、少なくとも自車両または他車両がセンターラインを間に挟んで隣り合う互いに異なる車線以外の車線を走行している場合等においても、自車両および他車両が走行中の各車線を正常に推定することができない。

そして、ステップＳ０９においては、自車両および他車両が走行中の各車線を推定した結果と、自車両と他車両との相対位置とに基づき、自車両および他車両が走行中の道路のセンターラインを推定する。つまり、他車両の移動軌跡から上記数式（２）により算出した距離αだけ道路幅方向にずれた位置にセンターラインが存在すると推定する。
そして、ステップＳ１０においては、推定したセンターラインと道路地図データ上のセンターラインとに基づき自車両の現在位置を補正して、一連の処理を終了する。

また、ステップＳ１１においては、この時点で認識している自車両の車線、つまり前回の算出処理にて推定した自車両が走行中の車線を、自車両が継続して走行中であると仮定し、この車線と、自車両と他車両との相対位置とに基づき、自車両および他車両が走行中の道路のセンターラインを推定する。つまり、自車両が継続して走行中であると仮定した車線と、自車両と他車両との相対位置とにより、他車両が走行中の車線を推定し、この推定した車線に基づき、他車両の移動軌跡から上記数式（２）により算出した距離αだけ道路幅方向にずれた位置にセンターラインが存在すると推定する。
なお、このステップＳ１１において、自車両が継続して走行中であると仮定した車線と、自車両と他車両との相対位置とに応じて、他車両が走行中の車線を推定する際に不都合が生じる場合には、自車両に対して仮定した車線を適宜に変更する。例えば、前回の算出処理にて推定した自車両の車線が道路の左端の車線であって、自車両と他車両との相対位置から他車両が自車両の左隣りに位置することが検知されている場合には、自車両が車線変更を行い左端の車線から右側の車線に移動したと判断することができる。
そして、ステップＳ１２においては、推定したセンターラインと道路地図データ上のセンターラインとに基づき自車両の現在位置を補正して、一連の処理を終了する。

また、例えば図９に示すステップＳ１３においては、道路地図データ記憶装置１２に格納されている道路地図データと、他車移動軌跡記憶部２４に格納されている他車両の移動軌跡とに基づきマップマッチングを行い、道路地図データ上における他車両の位置、特に、他車両が走行中の道路を検知する。
そして、ステップＳ１４においては、道路地図データ（例えば、自車両および他車両が走行中の道路の幅員データおよび車線数等）と、自車両および他車両の各移動軌跡および各移動方向および各移動速度とに基づき、自車両および他車両が走行中の各車線を推定する。

そして、ステップＳ１５においては、上述したステップＳ１４の処理において自車両および他車両が走行中の各車線を正常に推定したか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ１８に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１６に進む。
このステップＳ１５において、自車両および他車両が走行中の各車線を正常に推定可能な場合とは、例えば図１０（ａ）に示すように自車両ａと他車両ｂとが片側１車線道路を走行している場合等である。

そして、ステップＳ１６においては、自車両および他車両が走行中の各車線を推定した結果と、自車両と他車両との相対位置とに基づき、自車両および他車両が走行中の道路のセンターラインを推定する。
そして、ステップＳ１７においては、推定したセンターラインと道路地図データ上のセンターラインとに基づき自車両の現在位置を補正して、一連の処理を終了する。

また、ステップＳ１８においては、上述したステップＳ１４の処理において自車両が走行中の車線のみを正常に推定したか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ２０に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１９に進む。
このステップＳ１８において、自車両が走行中の車線のみを正常に推定可能な場合とは、例えば図１０（ｂ）に示すように自車両ａ１（またはａ２）のみが片側１車線道路を走行し、他車両ｂ１（またはｂ２）が片側複数車線道路を走行している場合等である。
そして、ステップＳ１９においては、自車両が走行中の車線を推定した結果と、自車両の移動軌跡とに基づき、自車両が走行中の道路のセンターラインを推定する。そして、上述したステップＳ１７に進む。

また、ステップＳ２０においては、上述したステップＳ１４の処理において他車両が走行中の車線のみを正常に推定したか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合、つまり自車両および他車両が走行中の各車線を正常に推定することができない場合には、後述するステップＳ２２に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ２１に進む。
このステップＳ２０において、他車両が走行中の車線のみを正常に推定可能な場合とは、例えば図１０（ｃ）に示すように他車両ｂ１（またはｂ２）のみが片側１車線道路を走行し、自車両ａ１（またはａ２）が片側複数車線道路を走行している場合等である。
また、自車両および他車両が走行中の車線を正常に推定することができない場合とは、例えば図１０（ｄ）に示すように自車両ａ１（またはａ２，ａ３，ａ４）および他車両ｂ１（またはｂ２，ｂ３，ｂ４）が片側複数車線道路を走行している場合等である。

そして、ステップＳ２１においては、他車両が走行中の車線を推定した結果と、他車両の移動軌跡とに基づき、他車両が走行中の道路のセンターラインを推定する。そして、上述したステップＳ１７に進む。
また、ステップＳ２２においては、この時点で認識している自車両が走行中の車線と、自車両の移動軌跡とに基づき、自車両が走行中の道路のセンターラインを推定する。そして、上述したステップＳ１７に進む。

上述したように、本実施の形態による車両位置検出装置１０によれば、例えば外部から受信するＧＰＳ信号等の測位信号や他の車両から受信する位置情報等を用いる必要無しに、自車両に搭載した外界センサ１３および車両状態量センサ１４の検出結果に基づき、所望のタイミングで精度良く自車両および自車両周辺の他車両の位置を検知することができる。
しかも、道路地図データ上における自車両および他車両の位置を設定する際に、マップマッチングの処理により検知した自車両および他車両が走行中の道路に対して、さらに、自車両および他車両が走行中の車線とセンターラインの位置を推定し、推定したセンターラインと自車両および他車両との相対位置関係を維持した状態で、推定したセンターラインを道路地図データ上のセンターラインに一致させることで、マップマッチングの処理により検知した自車両および他車両の位置を補正することができ、位置検出精度を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る車両位置検出装置の構成図である。 図２（ａ），（ｂ）は適宜のＸ−Ｙ平面上に設定した自車両の座標位置（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）と他車両の座標位置（ｘ_ｂｎ，ｙ_ｂｎ）との一例を示す図である。 図３（ａ）〜（ｃ）は同一道路を走行する自車両と他車両との移動軌跡および移動方向の一例を示す図である。 図４（ａ）は交差道路を走行する他車両の移動軌跡に基づき推定したセンターラインＣＥの位置の一例を示す図であり、図４（ｂ）は他車両の移動軌跡に基づき推定したセンターラインＣＥを道路地図データ上のセンターラインＣに一致させた際の自車両および他車両の位置の一例を示す図である。 図５（ａ）は自車両と共に同一道路を走行する他車両の移動軌跡に基づき推定したセンターラインＣＥの位置の一例を示す図であり、図５（ｂ）は他車両の移動軌跡に基づき推定したセンターラインＣＥを道路地図データ上のセンターラインＣに一致させた際の自車両および他車両の位置の一例を示す図である。 他車両の移動軌跡からセンターラインＣＥを推定する際に要する距離αの一例を示す図である。 図１に示す車両位置検出装置の動作を示すフローチャートである。 図８（ａ）〜（ｃ）は同一道路を走行する自車両および他車両が走行中の各車線を正常に推定可能な場合の一例を示す図であり、図８（ｄ），（ｅ）は同一道路を走行する自車両および他車両が走行中の各車線を正常に推定することができない場合の一例を示す図である。 図１に示す車両位置検出装置の動作を示すフローチャートである。 図１０（ａ）は交差道路を走行する自車両および他車両が走行中の各車線を正常に推定可能な場合の一例を示す図であり、図１０（ｂ）〜（ｄ）は交差道路を走行する自車両および他車両が走行中の各車線を正常に推定することができない場合の一例を示す図である。

符号の説明

１０ 車両位置検出装置
１１ 制御装置
１２ 道路地図データ記憶装置（道路地図データ記憶手段）
１３ 外界センサ（物体検知手段）
１４ 車両状態量センサ
２１ 自車走行状態算出部（自車軌跡推定手段）
２２ 自車移動軌跡記憶部
２３ 他車走行状態算出部（相対位置算出手段、物体軌跡推定手段）
２４ 他車移動軌跡記憶部
２５ マップマッチング処理部（物体位置検知手段、物体位置設定手段、自車位置設定手段）
２６ 他車走行位置推定部（物体位置検知手段、車線推定手段）
２７ センターライン推定部（センターライン推定手段）
２８ 車両位置補正部（物体位置検知手段）
ステップＳ０４ 物体選択手段
ステップＳ０６〜ステップＳ２２ 物体位置検知手段
ステップＳ０６ 位置判定手段
ステップＳ０７、ステップＳ１４ 車線推定手段
ステップＳ０９、ステップＳ１１、ステップＳ１６、ステップＳ１９、ステップＳ２１、ステップＳ２２ センターライン推定手段

Claims (8)

1. 道路データを含む地図データを記憶する道路地図データ記憶手段と、
   前記地図データ上における自車両の位置を検知する自車位置検知手段と、
   自車両の進行方向の所定領域内に存在する他の車両を含む物体を検知する物体検知手段と、
   該物体検知手段の検知結果に基づき自車両と前記物体との相対位置を算出する相対位置算出手段とを備える車両位置検出装置であって、
   前記自車位置検知手段により検知された自車両の位置と、前記相対位置算出手段により算出された前記相対位置と、前記道路地図データ記憶手段に記憶された前記地図データとに基づき、前記地図データ上における前記物体の位置を検知する物体位置検知手段を備えることを特徴とする車両位置検出装置。
2. 前記自車位置検知手段により検知された自車両の位置と、前記相対位置算出手段により算出された前記相対位置とに基づき、前記物体の移動軌跡を推定する物体軌跡推定手段を備え、
   該物体軌跡推定手段により推定された前記物体の移動軌跡と、前記物体位置検知手段により検知された前記地図データ上における前記物体の位置と、前記道路地図データ記憶手段に記憶された前記地図データとに基づき、前記物体が存在する道路を推定すると共に、前記物体の位置を、推定した道路上の位置に設定する物体位置設定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両位置検出装置。
3. 前記物体位置設定手段により推定された前記道路上の前記物体の位置と前記相対位置算出手段により算出された前記相対位置とに基づき、自車両が存在する道路を推定すると共に、自車両の位置を、推定した道路上の位置に設定する自車位置設定手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の車両位置検出装置。
4. 自車両の速度および旋回状態を含む運動状態を検出すると共に、該検出した運動状態に基づき自車両の移動軌跡を推定する自車軌跡推定手段と、
   該自車軌跡推定手段により推定された自車両の移動軌跡と、前記相対位置算出手段により算出された前記相対位置とに基づき、前記物体の移動速度を推定すると共に、前記移動速度が所定速度以上の前記物体を、前記物体位置検知手段にて前記地図データ上における位置を検知する際の検知対象として、選択する物体選択手段と
   を備えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかひとつに記載の車両位置検出装置。
5. 自車両の速度および旋回状態を含む運動状態を検出すると共に、該検出した運動状態に基づき自車両の移動軌跡を推定する自車軌跡推定手段と、
   該自車軌跡推定手段により推定された自車両の移動軌跡と、前記相対位置算出手段により算出された前記相対位置とに基づき、前記物体の移動軌跡を推定すると共に、前記物体の移動軌跡と前記自車両の移動軌跡とに基づき自車両と前記物体とが同一道路上に位置するか否かを判定する位置判定手段と
   を備えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかひとつに記載の車両位置検出装置。
6. 前記道路地図データ記憶手段に記憶された前記地図データは更に道路の車線数データを含み、
   自車両の速度および旋回状態を含む運動状態を検出すると共に、該検出した運動状態に基づき自車両の移動軌跡を推定する自車軌跡推定手段と、
   該自車軌跡推定手段により推定された自車両の移動軌跡と、前記相対位置算出手段により算出された前記相対位置とに基づき、前記物体の移動軌跡を推定すると共に、前記物体の移動軌跡と前記自車両の移動軌跡と前記道路地図データ記憶手段に記憶された前記車線数データとに基づき、少なくとも自車両または前記物体の何れか一方が位置する車線を推定する車線推定手段と
   を備えることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかひとつに記載の車両位置検出装置。
7. 前記自車軌跡推定手段は、検出した自車両の前記運動状態に基づき自車両の移動方向を推定し、
   前記車線推定手段は前記自車軌跡推定手段により推定された自車両の移動方向と、前記相対位置算出手段により算出された前記相対位置とに基づき、前記物体の移動方向を推定すると共に、更に前記物体の移動方向と前記自車両の移動方向とに基づき、少なくとも自車両または前記物体の何れか一方が位置する車線を推定することを特徴とする請求項６に記載の車両位置検出装置。
8. 前記自車軌跡推定手段により推定された自車両の移動軌跡もしくは前記車線推定手段により推定された前記物体の移動軌跡に基づき、前記地図データ上におけるセンターラインの位置を推定するセンターライン推定手段を備えることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の車両位置検出装置。
   
   

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