JP2007192582A - 走行車線推定装置及び走行車線推定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】カーブなどの道路屈曲区間走の行601を行っている期間において(a)、地走行軌跡曲率曲線611の現在の時点に対応するポイント621の走行軌跡曲率Kcが表す曲率半径Rc=(1/Kc)と、地図データから求めた現在位置が位置する道路曲線曲率520上のポイント622の道路曲率Krが表す曲率半径Rr(Rr=1/Kr)との差ΔRは、自車の現実の位置651の、道路中央位置652からの道幅方向の距離を表す(c、d)。そこで、このお曲率半径の差ΔRと、道幅Wと車線数から、現在走行中の車線を推定する。
【選択図】図6
Description
そして、このために、この技術を経路案内を行うナビゲーション装置に適用し、ナビゲーション装置において、案内中経路に従った走行車線の変更の案内などを、走行中の車線に応じて行うことができなかった。
そこで、本発明は、走行中の道路を構成する複数の車線のいずれの車線を自動車が走行しているのかを検出することを課題とする。
なお、以上の走行車線推定装置において、前記道路曲率半径算定手段は、前記対応する現実の道路上の地点における道路の曲率半径を算定する前記リンク上の地点を推定地点として、当該推定地点周辺のリンクの平均的な長さに応じて定まる距離を参照距離として設定すると共に、設定した推定地点からのリンクに沿った道のり距離が参照距離となる二つの地点を第1参照地点と第2参照地点として設定し、第1参照地点から推定地点に向かう方向と、推定地点から第2参照地点に向かう方向との方位差を求め、前記参照距離に対して求めた方位差が生じるものとして、当該推定地点に対応する現実の道路上の地点における道路の曲率半径を算定するようにしてもよい。より具体的には、前記道路曲率半径算定手段において、前記推定地点が長さLaの第1のリンクをt(ただし、0<t<1):(1-t)に内分する位置に存在する場合には、推定地点で分割される第1のリンクの二つの部分のうちの、長さがtLaである部分に連結する第2のリンクの長さをLb、長さが(1-t)Laである部分に連結する第3のリンクの長さをLcとして、{(1-t)(Lb+La)+t(La+Lc)}/2によって求まる長さに応じて、前記参照距離を設定するようにしてもよい。
図1に、本実施形態に係るナビゲーションシステムの構成を示す。なお、本ナビゲーションシステムは自動車に搭載されるものである。
図示するように、ナビゲーションシステムは、ナビゲーション装置1と、スピーカ2と、操作部3と、表示装置4と、GPS受信機5と、車速センサ6と、角速度センサ7を備えて構成される。ここで、車速センサ6は車速パルスセンサなどの自動車の車速を検出するセンサであり、角速度センサ7は角加速度や地磁気方向などより自動車の進行方位角変更速度を検出するセンサである。
そして、各区画データは、対応する区画内の地図を表す。ここで、この区画データでは、直線であるリンクを用いて、道路を、ノードで連結するリンクの集合として定義している。また、各リンクは方向を持ち、ある路線のある道路区間に対しては、その道路区間が一方通行である場合にはその通行方向に順次リンクを連結したリンク列のみが設けられるが、その道路が双方向である場合には相互に逆方向に順次リンクを連結した二つのリンク列が設けられる。
さて、このような構成において、走行軌跡算出部13は、車速センサ6が検出した車速と角速度センサ7が検出した角速度より自車の走行軌跡を算出し保持する。
また、現在位置算出部12は、以下の処理を繰り返し行う。
すなわち、現在位置算出部12は、GPS受信機5の出力から推定される現在の自動車の位置や、車速センサ6や角速度センサ7の出力から推定される現在の自動車の位置と、地図データ記憶部11から読み出した地図データを用いたマップマッチング処理を行って、現在位置として最も確からしい座標と、現在の進行方向として最も確からしい方向とを、それぞれ現在位置、現在進行方位として算定し、メモリ16に設定する
また、制御部17は、ユーザの目的地設定要求に応じて、ユーザから操作部3、GUI制御部19を介して目的地の設定を受け付け、これをメモリ16にセットし、目的地までの推奨ルートをルート探索部14に探索させる。ルート探索部14は、地図データ記憶部11から読み出した地図データに基づいて、メモリ16に設定されている現在位置から目的地までの最小コストの経路を、距離最小などの所定のコストモデルに基づいて推奨ルートとして算出し、算出した推奨ルートのデータを、メモリ16にセットする。
また、制御部17は、以下の案内画像生成処理を繰り返す。
すなわち、制御部17は、現在位置またはユーザより指定された位置を基準位置として設定し、メモリ16にセットされた現在進行方位またはユーザによって選定された方位が上になるように表示方位を設定し、予め成されたユーザ設定や初期設定に応じて地図縮尺を設定する。そして、基準位置周辺の、表示方位と地図縮尺とに応じて定まる所定の大きさの地理的範囲を地図表示範囲として決定する。
図3は、このようにして表示された案内画像の例を示すものであり、図示するように案内画像は、地図画像301上に、現在位置マーク302や推奨ルート図形303や目的地マーク304が表示されたものになる。
ここで、制御部17は、後述する走行車線推定処理を行って、自車が走行中の車線を識別する。そして、識別した走行中の車線に基づいて各種処理を行う。
識別した走行中の車線に基づいて行う処理としては、たとえば、走行車線案内処理を行う。ここで、この走行車線案内処理において、制御部17は、推奨ルートがメモリ16にセットされているかどうかを調べ、推奨ルートがセットされている場合には、推奨ルートに従って進むために特定の車線の走行を開始しているべき地点(たとえば、次交差点で右折すべき推奨ルートが設定されており、当該交差点に右折専用車線が設定されている場合における、当該右折専用車線が設定されている交差点進入道路区間の開始地点)に接近しているかどうかを地図データのリンクデータレコードに基づいて判定する処理を繰り返す。そして、特定の車線の走行を開始しているべき地点に接近したならば、自車が走行中の車線として識別されている車線とに応じて、案内音声生成部15に、当該接近している地点で走行を開始しているべき車線の走行を促す音声の生成とスピーカ2への出力を行わせる。すなわち、たとえば、当該接近している地点で走行を開始しているべき車線と、自車が走行中の車線として識別されている車線とが等しければ、「このままの車線を維持して下さい」といった音声を案内音声生成部15にスピーカ2に出力させ、当該接近している地点で走行を開始しているべき車線と、自車が走行中の車線として識別されている車線とが異なっており、当該走行を開始しているべき車線が走行中の車線の左側の車線であれば「左の車線に車線を変更してください。」といった音声を案内音声生成部15にスピーカ2に出力させる。
図4に、この走行車線推定処理の手順を示す。
図示するように、制御部17は、この処理において、まず、走行中の道路区間が複数の車線を含むかどうかを調べる(ステップ402)。ここで、メモリ16にセットされている現在位置が位置するリンクのリンクデータレコードの車線数が複数であった場合に、走行中の道路区間が複数の車線を含むと判定する。
一方、走行中の道路区間が複数の車線を含む場合には、現在走行中の道路の現在位置周辺の区間を表すリンク上の各地点の道路曲率を算出する(ステップ404)。現在走行中の道路の現在位置周辺の区間は、メモリ16にセットされている現在位置が位置するリンクのリンクデータレコードの路線番号と同じ路線番号がセットされているリンクデータレコードのリンクのうちの、現在位置が位置するリンク及びその周辺のリンクより構成される区間として求まる。
すなわち、いま、図5aのように3車線を有する道路500は、図5bに示すように、道路500の道幅方向の中央位置に道のり方向に間隔をおいて配置したノード501と、配置した各ノード間を連結するリンク502によって定義されることが一般的である。
そして、図5cに示すように、道路曲率を求める地点Xが、長さLaのリンク513をt:(1-t)に内分する位置である場合には(ただし、0<t<1)、まず、リンク513の地点Xで分割される二つの部分のうちの、長さがtLaである部分に連結するリンク512の長さをLb、長さが(1-t)Laである部分に連結するリンク514の長さをLcとして、
{(1-t)(Lb+La)+t(La+Lc)}/2
を、参照距離Lとして求める。なお、地点Xがリンク513とリンク512を連結するノード上にあれば、t=0として、上式を適用し参照距離Lを求めればよい。
さて、図4に戻り、走行軌跡曲率を算出したならば(ステップ406)、ステップ404で算出した道路曲率より、現在、カーブなどの屈曲のない直進路区間を走行中であるかどうかを判定する(ステップ408)。ここでは、現在位置周辺のリンク上の地点の道路曲率の最大値が所定のしきい値以下であれば直進路区間を走行中であると判定する。
すなわち、いま、図6aに示した右曲がりカーブを有する道路500を車線番号3の車線(右側の車線)601を通って走行した場合を例にとり説明すると、この場合、道路曲線曲率520と、走行軌跡曲率曲線611は図6cに示すようになる。
そこで、現在の時点が走行軌跡曲率曲線611上のポイント621に対応する時点であれば、走行軌跡曲率が値0からポイント621の曲率値方向への変化を開始したポイント631の走行距離と現時点に対応するポイント621の走行距離の間の区間について、走行軌跡曲率を積分し進行方向変化量とする。この積分によって求まる値は、図中の斜線で示した領域641の面積に相当し、走行軌跡曲率が値0からポイント621の曲率値方向への変化を開始したポイント631に対応する時点から現時点までの自車進行方位の変化量を表す。すなわち、自車が方向転換動作を開始してから現在までの進行方位の変化量を表す。なお、この進行方向変化量は、ポイント631に対応する時点から現時点までの角速度の時間積分として求めることもできる。
したがって、Rc-RrをΔR、現在位置が位置するリンクのリンクデータレコードが示す道幅と車線数を、それぞれW、Nとして、ΔR+(W/2)が(m-1)W/N以上、mW/N以下となるmを求め、カーブのイン側からm番目の車線として走行中の車線を求めることができる。なお、図6dに示すように、ΔRは道路の道路幅中央位置652のカーブのイン側の端からの道幅方向距離を表し、ΔR+(W/2)は自車の現実の位置651の道路のカーブのイン側の端からの道幅方向距離を表し、(m-1)W/Nはイン側からm番目の車線のカーブのイン側の端の道路のカーブのイン側の端からの道幅方向距離を表し、mW/Nはイン側からm番目の車線のカーブのアウト側の端の道路のカーブのイン側の端からの道幅方向距離を表している。
さて、図4に戻り、ステップ408で、現在、直進路区間を走行中であると判定した場合には、最近の走行軌跡曲率の変化内容から自車が車線変更を行ったかどうかを判定し(ステップ414)、車線変更を行っていないと判定された場合にはステップ402からの処理に戻る。一方、車線変更を行ったと判定された場合には(ステップ414)、車線変更の内容に応じて、左側の車線への車線変更が行われたと判定された場合に走行中車線とする車線番号を1減少し、左側の車線への車線変更が行われたと判定された場合に走行中車線とする車線番号を1増加することにより走行中車線とする車線の車線番号を変更し(ステップ416)、ステップ402からの処理に戻る。ただし、走行中車線とする車線番号の最小値は1、走行中車線とする車線番号の最大値は、現在位置が位置するリンクのリンクデータレコードに登録されている車線数と同じ値とする。
ところで、以上では、カーブなどの道路屈曲区間を走行中に、現在走行中の車線を算出したが、カーブなどの道路屈曲区間において走行した車線は、当該道路屈曲区間を走行した後に事後的に求めるようにすることもできる。
すなわち、この場合には、自車がカーブなどの道路屈曲区間を走行したならば、当該道路屈曲区間について図6cのように求まる走行軌跡曲率曲線611と道路曲率曲線520を取得し、図6eに示すように、道路曲率曲線520の道路曲率の0からの増加/減少開始点に、走行軌跡曲率曲線611の走行軌跡曲率の0からの道路曲率の変化開始方向と同じ方向への変化開始点が一致し、道路曲率曲線520の道路曲率の0への復帰点に当該復帰点に対応して表れる走行軌跡曲率曲線611の走行軌跡曲率の0への復帰点が一致するように、走行軌跡曲率曲線611を走行距離方向に移動、拡大した走行軌跡曲率曲線6111を作成する。
なお、以上の実施形態における自車が走行している車線を算定する技術は、ナビゲーション装置1以外の車載装置において自車が走行している車線を算定するために同様に適用することができる。
Claims (6)
- 自動車に搭載される走行車線推定装置であって、
直線であるリンクを用いて道路を表現した地図を定義する地図データを記憶した地図データ記憶部と、
前記自動車の現在の位置に対応するリンク上の位置を現在位置として算出する現在位置算出手段と、
前記自動車が道路が屈曲している区間を走行している期間中の時点である推定時点において前記現在位置算出手段が現在位置として算出した前記リンク上の地点に対応する現実の道路上の地点における道路の曲率半径を道路曲率半径として、前記地図データに基づいて算定する道路曲率半径算定手段と、
前記自動車の車速と前記自動車の進行方位変化速度を表す角速度より求まる当該自動車の走行軌跡上の、前記推定時点における自動車の位置に対応する位置における、当該走行軌跡の曲率半径を走行軌跡曲率半径として算定する走行軌跡曲率半径算定手段と、
前記道路曲率半径算定手段が算定した道路曲率半径と前記走行軌跡曲率半径算定手段が算定した走行軌跡曲率半径との差分に基づいて、前記推定時点において前記自動車が走行している車線を推定する車線推定手段とを有することを特徴とする走行車線推定装置。 - 請求項1記載の走行車線推定装置であって、
前記自動車が道路が直進している区間を走行している期間に発生した前記自動車の車線変更の方向を、前記自動車の挙動より検出する車線変更検出手段を有し、
前記車線推定手段は、前記車線変更検出手段が前記自動車の車線変更を検出した場合に、直前に前記自動車が走行している車線として推定した車線と、検出された車線変更の方向とに基づいて、当該発生した車線変更の後に前記自動車が走行している車線を推定することを特徴とする走行車線推定装置。 - 請求項1または2記載の走行車線推定装置であって、
前記道路曲率半径算定手段は、前記対応する現実の道路上の地点における道路の曲率半径を算定する前記リンク上の地点を推定地点として、当該推定地点周辺のリンクの平均的な長さに応じて定まる距離を参照距離として設定すると共に、設定した推定地点からのリンクに沿った道のり距離が参照距離となる二つの地点を第1参照地点と第2参照地点として設定し、第1参照地点から推定地点に向かう方向と、推定地点から第2参照地点に向かう方向との方位差を求め、前記参照距離に対して求めた方位差が生じるものとして、当該推定地点に対応する現実の道路上の地点における道路の曲率半径を算定することを特徴とする走行車線推定装置。 - 請求項3記載走行車線推定装置であって、
前記道路曲率半径算定手段は、前記推定地点が長さLaの第1のリンクをt(ただし、tは0以上1以下の値):(1-t)に内分する位置に存在する場合には、推定地点で分割される第1のリンクの二つの部分のうちの、長さがtLaである部分に連結する第2のリンクの長さをLb、長さが(1-t)Laである部分に連結する第3のリンクの長さをLcとして、
{(1-t)(Lb+La)+t(La+Lc)}/2
によって求まる長さに応じて、前記参照距離を設定することを特徴とする走行車線推定装置。 - 請求項1、2、3または4記載の走行車線推定装置と、
前記地図データに基づいて、設定された目的地までの経路を案内経路として探索し設定する案内経路設定手段と、
前記案内経路設定手段が設定した案内経路に従った経路案内を行う経路案内手段とを有し、
前記経路案内手段は、前記案内経路設定手段が設定した案内経路に従って進行するために走行すべき車線と、前記走行車線推定装置が前記自動車が走行している車線として推定した車線とに基づいて、当該案内経路に従って進行するために走行すべき車線の案内を行うことを特徴とするナビゲーション装置。 - 自動車に搭載された、直線であるリンクを用いて道路を表現した地図を定義する地図データを記憶した車載装置において、前記自動車が走行している車線を推定する走行車線推定方法であって、
前記自動車の現在の位置に対応するリンク上の位置を現在位置として算出するステップと、
前記地図データに基づいて、所定の時点において現在位置として算出した前記リンク上の地点に対応する現実の道路上の地点における道路の曲率半径を道路曲率半径として算定するステップと、
前記自動車の車速と進行方位変化速度を表す角速度より求まる当該自動車の走行軌跡上の、前記所定の時点における自動車の位置に対応する位置における、当該走行軌跡の曲率半径を走行軌跡曲率半径として算定するステップと、
算定した道路曲率半径と算定した走行軌跡曲率半径との差分に基づいて、前記所定の時点において走行している車線を推定するステップとを有することを特徴とする走行車線推定方法。
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