JP2007139680A - 車両位置検出装置および車両位置検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検出した車両位置を補正する。
【解決手段】道路状況検出部１１は、車速センサ１によって検出される車速、および、ヨーレートセンサ２によって検出されるヨーレートに基づいて、走行している道路の曲率を算出する。道路状況推定部１２は、ＧＰＳユニット４によって検出される車両位置、および、地図データベース３に格納されている地図データに基づいて、走行している道路の曲率を推定する。補正量算出部１３は、道路状況検出部１１によって検出される曲率、および、道路状況推定部１２によって推定される曲率に基づいて、ＧＰＳユニット４によって検出される車両位置の誤差を検出するとともに、誤差を補正するための補正値を算出する。位置補正部１４は、算出された補正値に基づいて、車両位置を補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の位置を検出する装置および方法に関する。

従来、ナビゲーション装置の地図データを利用して、カーブに進入する際の適正な速度を演算し、実際の車速が演算速度より高い場合に、警報を発したり、減速制御を行う技術が知られている（特許文献１参照）。

特開２００２−３２９２２９号公報

しかしながら、従来の技術において、自車位置の検出に誤差が生じた場合には、地図データに対する車両位置がずれてしまうため、正確な警報または減速制御を行うことができないという問題があった。

本発明による車両位置検出装置および車両位置検出方法は、車両の位置を検出し、検出した車両位置および地図データに基づいて、走行している道路の状況を推定するとともに、車両の走行状態に基づいて、走行している道路の状況を検出し、推定した道路状況、および、検出した道路状況に基づいて、車両位置の誤差を検出して、誤差を補正するための補正値を算出し、車両位置を補正することを特徴とする。

本発明による車両位置検出装置および車両位置検出方法によれば、検出した車両位置および地図データに基づいて推定される道路状況と、車両の走行状態に基づいて検出される道路状況とに基づいて、車両位置の誤差を検出して、誤差を補正するための補正値を算出し、車両位置を補正するので、車両位置を正確に補正することができる。

−第１の実施の形態−
図１は、第１の実施の形態における車両位置検出装置の構成を示す図である。第１の実施の形態における車両位置検出装置は、車速センサ１と、ヨーレートセンサ２と、地図データベース３と、ＧＰＳユニット４と、コントローラ１０とを備えており、例えば、カーナビゲーション装置に適用して用いられる。

車速センサ１は、車両の速度を検出する。ヨーレートセンサ２は、車両のヨーレートを検出する。ＧＰＳユニット４は、ＧＰＳ衛星から発信されるＧＰＳ信号を受信して、自車両の現在位置を検出する。

地図データベース３は、地図データを格納する。この地図データには、ポイントデータ、および、リンクデータが少なくとも含まれている。ポイントデータには、交差点やジャンクション（ＪＣＴ）等の分岐路があるポイントの位置座標であるノード、および、道路の屈曲を描画するためのポイントの位置座標である補間点のデータが含まれる。リンクは、ポイント間を結ぶ道路に該当するものである。

コントローラ１０は、ＣＰＵ内部で行う処理機能上、道路状況検出部１１、道路状況推定部１２、補正量算出部１３、および、位置補正部１４と、メモリ１５とを備える。道路状況検出部１１は、車速センサ１によって検出される車速、および、ヨーレートセンサ２によって検出されるヨーレートに基づいて、車両が走行している道路の状況を検出する。道路状況推定部１２は、ＧＰＳユニット４によって検出される車両位置、および、地図データベース３に格納されている地図データに基づいて、車両が走行している道路の状況を推定する。

メモリ１５には、道路状況検出部１１で検出される道路状況のデータ、および、道路状況推定部１２で推定される道路状況のデータが複数格納される。補正量算出部１３は、道路状況検出部１１によって検出される道路状況、および、道路状況推定部１２によって推定される道路状況に基づいて、ＧＰＳユニット４によって検出される車両位置の検出誤差を補正するための補正量を算出する。位置補正部１４は、補正量算出部１３によって算出される補正量に基づいて、ＧＰＳユニット４によって検出される車両位置を補正する。

図２は、第１の実施の形態における車両位置検出装置によって行われる処理内容を示すフローチャートである。車両が起動すると、コントローラ１０は、ステップＳ１０の処理を開始する。ステップＳ１０およびステップＳ２０の処理は、道路状況検出部１１によって行われる。ステップＳ１０では、車速センサ１によって検出される車速、および、ヨーレートセンサ２によって検出されるヨーレートを取得して、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０では、ステップＳ１０で取得した車速、および、ヨーレートに基づいて、次式（１）より、車両が現在走行している道路の曲率（旋回半径）を算出する。算出した曲率のデータは、メモリ１５に保存される。
曲率＝車速／ヨーレート （１）

ステップＳ３０からステップＳ５０の処理は、道路状況推定部１２によって行われる。ステップＳ３０では、ＧＰＳユニット４によって検出される車両位置のデータを取得して、ステップＳ４０に進む。ステップＳ４０では、地図データベース３に格納されている地図データ、および、ステップＳ３０で取得した車両位置のデータに基づいて、自車位置の後ろのポイントＰ１、自車位置の前のポイントＰ２、および、ポイントＰ２よりさらに前方に存在するポイントＰ３を特定し、特定したポイントＰ１，Ｐ２，Ｐ３の位置情報を取得する。

図３は、ＧＰＳユニット４によって検出された車両位置Ｇ１、車両位置Ｇ１の後ろのポイントＰ１、車両位置Ｇ１の前のポイントＰ２、および、ポイントＰ２よりさらに前方に存在するポイントＰ３を示す図である。ポイントＰ１，Ｐ２，Ｐ３の位置情報を地図データベース３から取得すると、ステップＳ５０に進む。

ステップＳ５０では、ステップＳ４０で取得したポイントＰ１，Ｐ２，Ｐ３の位置情報に基づいて、走行している道路の曲率を算出する。図４は、ポイントＰ１，Ｐ２，Ｐ３の位置情報に基づいて、道路の曲率を算出する方法を説明するための図である。ポイントＰ１およびＰ２を結ぶ線分Ｌ１の中点を通る垂線Ｌ１１と、ポイントＰ２およびＰ３を結ぶ線分Ｌ２の中点を通る垂線Ｌ１２との交点Ｐ４は、３つのポイントＰ１，Ｐ２，Ｐ３を通る円Ｃ１の中心となる。この円Ｃ１の半径が曲率となる。円Ｃ１の半径は、例えば、ポイントＰ１とＰ４との間の距離を算出することにより、求めることができる。道路状況推定部１２によって算出（推定）された曲率のデータは、メモリ１５に保存される。

ステップＳ５０に続くステップＳ６０およびステップＳ７０の処理は、補正量算出部１３によって行われる。ステップＳ６０では、所定時間分の曲率データがメモリ１５に保存されているか否かを判定する。コントローラ１０は、ステップＳ２０およびステップＳ５０で行う曲率算出処理を繰り返し行い、算出した曲率値を、算出した時刻とともに、時系列データとして、メモリ１５に保存する。ステップＳ６０では、メモリ１５に保存されている曲率データが所定時間分のデータであるか否かを判定する。所定時間分の曲率データが保存されていないと判定すると、ステップＳ１０に戻り、上述したステップＳ１０〜ステップＳ５０の処理を繰り返し行う。一方、所定時間分の曲率データがメモリ１５に保存されていると判定すると、ステップＳ７０に進む。

ステップＳ７０では、ステップＳ２０で道路状況検出部１１が算出した曲率のデータと、ステップＳ５０で道路状況推定部１２が算出した曲率のデータとを比較することにより、ＧＰＳユニット４によって検出される自車位置の誤差を検出し、誤差を補正するための補正量を求める。

図５（ａ）は、道路状況検出部１１によって算出された曲率の時系列データに基づいて作成したグラフであり、図５（ｂ）は、道路状況推定部１２によって算出された曲率の時系列データに基づいて作成したグラフである。図５（ａ）および図５（ｂ）のグラフは、いずれも曲率の時間変化を示している。図５（ａ）に示すグラフのうち、曲率が最も大きいポイントをＰ１１とし、図５（ｂ）に示すグラフのうち、曲率が最も大きいポイントをＰ１２とする。ポイントＰ１１およびポイントＰ１２は、同一の地点を表していると考えられるが、図５（ａ）および図５（ｂ）から分かるように、道路状況推定部１２から出力される曲率のデータは、道路状況検出部１１から出力される曲率のデータより、時間Ｔ１だけ遅れている。このため、カーナビゲーション装置のディスプレイ（不図示）に表示される地図上には、実際の車両位置に対して、時間Ｔ１だけ遅れた車両位置が表示されることになる。従って、補正量算出部１３は、時間Ｔ１を、時間ズレを補正するための補正量として求める。

ステップＳ７０に続くステップＳ８０では、ステップＳ７０で求めた補正量Ｔ１を用いて、ＧＰＳユニット４によって検出される自車位置を補正する。自車位置の補正は、位置補正部１４によって行われる。ここでは、車速センサ１によって検出される車速、および、補正量Ｔ１に基づいて、次式（２）より補正距離を算出し、算出した補正距離に基づいて、車両位置を補正する。
補正距離＝車速×Ｔ１ （２）

上述したように、道路状況検出部１１から出力される曲率データに対して、道路状況推定部１２から出力される曲率データが遅れている場合には、式（２）に基づいて算出した補正距離だけ、ＧＰＳユニット４によって検出される車両位置を車両進行方向に進める。

第１の実施の形態における車両位置検出装置によれば、ＧＰＳユニット４によって検出される車両位置、および、地図データベース３に格納されている地図データに基づいて、走行している道路の状況を検出するとともに、車両の走行状態に基づいて、走行している道路の状況を推定し、推定した道路状況、および、検出した道路状況に基づいて、車両位置の誤差を検出して、誤差を補正するための補正値を算出し、車両位置を補正する。これにより、車両位置を正確に補正することができる。

特に、第１の実施の形態における車両位置検出装置では、車速およびヨーレートに基づいて、道路の曲率を検出するとともに、ＧＰＳユニット４によって検出される車両位置および地図データに基づいて、走行している道路の曲率を推定し、検出した曲率および推定した曲率に基づいて、車両位置の検出誤差を検出するので、車両位置の検出誤差を正確に検出して、車両位置を正確に補正することができる。

−第２の実施の形態−
図６は、第２の実施の形態における車両位置検出装置の構成を示す図である。第２の実施の形態における車両位置検出装置は、図１に示す第１の実施の形態における車両位置検出装置の構成に加えて、制御アクチュエータ５を備える。また、コントローラ１０ａは、道路状況検出部１１、道路状況推定部１２、補正量算出部１３、位置補正部１４、メモリ１５の他に、制御指令値算出部１６を備える。

制御指令値算出部１６は、車両がカーブ路を走行する際に、車両の横加速度が所定値以下になるように車両を制御するための制御指令値を算出する。制御アクチュエータ５は、車両のブレーキを制御するためのブレーキアクチュエータであり、制御指令値算出部１６によって算出される制御指令値に基づいて、ブレーキを制御する。

第２の実施の形態における車両位置検出装置では、補正が行われた後の車両位置、車速センサ１によって検出される車速、および、地図データベース３に格納されている地図データに基づいて、車両が適切な速度でカーブ路に進入するように、車両に制動力を加える。

図７は、第２の実施の形態における車両位置検出装置によって行われる処理内容を示すフローチャートである。コントローラ１０ａは、車両が起動すると、ステップＳ１００の処理を開始する。ステップＳ１００において、位置補正部１４は、ＧＰＳユニット４によって検出される車両位置のデータを取得して、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０において、位置補正部１４は、補正量算出部１３によって算出される補正量Ｔ１を用いて、ＧＰＳユニット４によって検出される車両位置を補正する。補正量Ｔ１を用いて車両位置を補正する方法については、既に説明しているので、ここでは、位置補正方法の詳しい説明は省略する。車両位置を補正すると、ステップＳ１２０に進む。

ステップＳ１２０からステップＳ１５０の処理は、制御指令値算出部１６によって行われる。ステップＳ１２０では、ステップＳ１１０で補正された車両位置、および、地図データベース３に格納されている地図データに基づいて、車両が走行している道路上のポイントのうち、自車両の前方に存在するポイントを３つ特定し、特定した３つのポイントの位置情報を取得する。車両前方に存在する３つのポイントの位置情報を取得すると、ステップＳ１３０に進む。

ステップＳ１３０では、ステップＳ１２０で取得した３つのポイントの位置情報に基づいて、３つのポイントを含む道路（車両がこれから走行する道路）の曲率を算出する。３つのポイントの位置情報に基づいて、道路の曲率を算出する処理は、図２に示すフローチャートのステップＳ５０で行う処理と同じなので、ここでは詳しい説明は省略する。道路の曲率を算出すると、ステップＳ１４０に進む。

ステップＳ１４０では、車両を制御するための制御指令値を算出する。ここでは、車両の横加速度Ｇが所定値Ｇ１以下になるように車両を制御するための制御指令値を算出する。車速センサ１によって検出される車速をＶ、ステップＳ１３０で算出された曲率をＲとすると、車両の横加速度Ｇは、次式（３）より求めることができる。
Ｇ＝Ｖ^２／Ｒ （３）

式（３）により求められる横加速度Ｇが所定値Ｇ１以下になるためには、次式（４）の関係を満たす必要がある。
Ｖ^２／Ｒ≦Ｇ１ （４）
従って、車両の速度Ｖは、次式（５）の関係を満たす必要がある。
Ｖ≦√（Ｒ×Ｇ１） （５）

すなわち、車速センサ１によって検出される車速Ｖが上式（５）の関係を満たしていれば、車両の横加速度Ｇは所定値Ｇ１以下になるが、車速Ｖが上式（５）の関係を満たしていない場合には、横加速度Ｇが所定値Ｇ１を越えるため、ブレーキをかけて、車速を低下させる必要がある。従って、制御指令値算出部１６は、車速Ｖが上式（５）の関係を満たすための制御指令値を算出する。例えば、値の異なる複数の車速および曲率に対応する制御指令値を予め実験等によって求めてテーブル化しておき、車速センサ１によって検出される車速、および、ステップＳ１３０で算出される曲率と、予め用意したテーブルとに基づいて、制御指令値を求めることができる。車両に制動力を加えるための制御指令値を求めると、ステップＳ１５０に進む。

ステップＳ１５０では、ステップＳ１４０で算出した制御指令値を、制御アクチュエータ５に出力する。制御アクチュエータ５は、受信した制御指令値に基づいて、ブレーキを制御し、車両に制動力を加える。図８は、車両がカーブ路に進入する前に、制御アクチュエータ５によるブレーキ制御によって、車両を減速させる様子を示す図である。

第２の実施の形態における車両位置検出装置によれば、第１の実施の形態で説明した車両位置補正方法を用いて補正した車両位置、車速センサ１で検出される車速、および、地図データベース３に格納されている地図データに基づいて、車両に制動力を加える。これにより、車両がカーブ路に進入する際に、適切な車速になるように制動力を加える車両制動システムにおいて、補正を行った正確な車両位置に基づいた制動制御を行うことができる。

本発明は、上述した各実施の形態に限定されることはない。例えば、車両位置は、ＧＰＳユニット４によって検出するものとして説明したが、車速センサおよびジャイロセンサを用いて、自律航法により検出することもできるし、他の機器を用いて検出することもできる。

補正量算出部１３は、道路状況検出部１１で検出された道路曲率、および、道路状況推定部１２で推定された道路曲率に基づいて、ＧＰＳユニット４によって検出される車両位置の誤差を検出して、誤差を補正するための補正量を算出したが、道路曲率以外の道路状況に基づいて、位置誤差を検出することもできる。

道路状況推定部１２は、自車位置の後ろのポイントＰ１、自車位置の前のポイントＰ２、および、ポイントＰ２よりさらに前方に存在するポイントＰ３の位置情報に基づいて、曲率を算出（推定）したが、ＧＰＳユニット４によって検出される車両位置、および、地図データベース３に格納されている地図データに基づいて曲率を算出する方法は、上述した方法に限られない。

補正量算出部１３は、道路状況検出部１１で検出された道路曲率、および、道路状況推定部１２で推定された道路曲率のデータのうち、曲率値が最も大きいポイントを特定することによって、位置誤差を検出するとともに、誤差を補正するための補正量を算出したが、位置誤差を検出する方法および補正量を算出する方法は、この方法に限定されることはない。例えば、道路状況検出部１１で検出された道路曲率のデータ、および、道路状況推定部１２で推定された道路曲率のデータ間でデータマッチングを行うことによって、補正量を算出することもできるし、曲率の微分値をそれぞれ求めて比較し、補正量を算出することもできる。

第２の実施の形態では、車両がカーブ路に進入する際の速度が適切な速度になるように、車両に制動力を加えるようにしたが、図示しない警報装置を備えて、車速が式（５）の関係を満たさない場合に、ドライバに警報を発するようにして、ドライバにブレーキ操作を促すようにしてもよい。また、ドライバに警報を促しても、ドライバがブレーキ操作を行わない場合に、制動アクチュエータ５によって、ブレーキ制御を行うようにすることもできる。

特許請求の範囲の構成要素と第１および第２の実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、ＧＰＳユニット４が車両位置検出手段を、地図データベース３が地図データ格納手段を、道路状況検出部１１が道路状況検出手段を、車速センサ１およびヨーレートセンサ２が走行状態検出手段を、道路状況推定部１２が道路状況推定手段を、補正量算出部１３が補正値算出手段を、位置補正部１４が位置補正手段を、制御アクチュエータ５が制動手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する上で、上記の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係に何ら限定されるものではない。

第１の実施の形態における車両位置検出装置の構成を示す図 第１の実施の形態における車両位置検出装置によって行われる処理内容を示すフローチャート 車両位置Ｇ１の後ろのポイントＰ１、車両位置Ｇ１の前のポイントＰ２、および、ポイントＰ２よりさらに前方に存在するポイントＰ３を示す図 ポイントＰ１，Ｐ２，Ｐ３の位置情報に基づいて、道路の曲率を算出する方法を説明するための図 図５（ａ）は、道路状況検出部１１によって算出された曲率の時系列データに基づいて作成したグラフであり、図５（ｂ）は、道路状況推定部１２によって算出された曲率の時系列データに基づいて作成したグラフ 第２の実施の形態における車両位置検出装置の構成を示す図 第２の実施の形態における車両位置検出装置によって行われる処理内容を示すフローチャート 車両がカーブ路に進入する前に、制御アクチュエータ５によるブレーキ制御によって、車両を減速させる様子を示す図

符号の説明

１…車速センサ、２…ヨーレートセンサ、３…地図データベース、４…ＧＰＳユニット、５…制御アクチュエータ、１０，１０ａ…コントローラ、１１…道路状況検出部、１２…道路状況推定部、１３…補正量算出部、１４…位置補正部、１５…メモリ、１６…制御指令値算出部

Claims (7)

1. 車両の位置を検出する車両位置検出手段と、
   地図データを格納する地図データ格納手段と、
   前記車両位置検出手段によって検出される車両位置、および、前記地図データ格納手段に格納されている地図データに基づいて、走行している道路の状況を推定する道路状況推定手段と、
   車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
   前記走行状態検出手段によって検出される走行状態に基づいて、走行している道路の状況を検出する道路状況検出手段と、
   前記道路状況推定手段によって推定される道路状況、および、前記道路状況検出手段によって検出される道路状況に基づいて、前記車両位置検出手段によって検出される車両位置の誤差を検出して、誤差を補正するための補正値を算出する補正値算出手段と、
   前記補正値算出手段によって算出される補正値に基づいて、前記車両位置検出手段によって検出される車両位置を補正する位置補正手段とを備えることを特徴とする車両位置検出装置。
2. 請求項１に記載の車両位置検出装置において、
   前記道路状況検出手段は、道路の曲率を検出し、
   前記道路状況推定手段は、道路の曲率を推定することを特徴とする車両位置検出装置。
3. 請求項２に記載の車両位置検出装置において、
   前記走行状態検出手段は、車両の速度を検出する車速検出手段、および、車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段を備え、
   前記道路状況検出手段は、前記車速検出手段によって検出される車速、および、前記ヨーレート検出手段によって検出されるヨーレートに基づいて、道路の曲率を検出することを特徴とする車両位置検出装置。
4. 請求項２または３に記載の車両位置検出装置において、
   前記道路状況検出手段および前記道路状況推定手段はそれぞれ、異なるタイミングで複数の曲率を求め、
   前記補正値算出手段は、前記道路状況検出手段によって検出される複数の曲率、および、前記道路状況推定手段によって推定される複数の曲率のうち、同一地点の曲率を特定し、特定した同一地点の曲率に基づいて、前記車両位置検出手段によって検出される車両位置の誤差を検出して、誤差を補正するための補正値を算出することを特徴とする車両位置検出装置。
5. 請求項２〜４のいずれかに記載の車両位置検出装置において、
   前記車速検出手段によって検出される車速、前記位置補正手段によって補正された車両位置、および、前記地図格納手段に格納されている地図データに基づいて、車両に制動力を加える制動手段をさらに備える車両位置検出装置。
6. 請求項２〜５のいずれかに記載の車両位置検出装置において、
   前記車速検出手段によって検出される車速、前記位置補正手段によって補正された車両位置、および、前記地図格納手段に格納されている地図データに基づいて、乗員に警報を発する警報手段をさらに備えることを特徴とする車両位置検出装置。
7. 車両の位置を検出し、
   検出した車両位置、および、地図データに基づいて、走行している道路の状況を推定し、
   走行中の車両の状態を検出し、
   検出した走行状態に基づいて、走行している道路の状況を検出し、
   推定した道路状況、および、検出した道路状況に基づいて、車両位置の誤差を検出して、誤差を補正するための補正値を算出し、
   算出した補正値に基づいて、車両位置を補正することを特徴とする車両位置検出方法。

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