JP2013036856A

JP2013036856A - 運転支援装置

Info

Publication number: JP2013036856A
Application number: JP2011173133A
Authority: JP
Inventors: Toshio Ito; 敏夫伊東
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2011-08-08
Filing date: 2011-08-08
Publication date: 2013-02-21

Abstract

【課題】複数のセンサを用いて自車両位置を検出するにあたり、精度の劣化したセンサの影響を低減し、精度よく自車両位置を検出する。
【解決手段】運転支援装置１において、自車両位置を検出するＧＰＳ２と、自車両の移動速度および進行方向の情報を取得する取得手段５，６と、取得した情報から次の時刻の自車両位置を推定する推定手段と、これらの手段に基づいて自車両位置の検出精度を算出するＧＰＳ精度算出部８と、所定の特徴部の位置を記憶する地図データ記憶部７と、該所定の特徴部の位置を認識するカメラ３と、地図データ記憶部７に記憶された該特徴部の位置とカメラ３が認識した位置との照合により自車両位置を検出し、カメラ３の認識環境の変化に基づいて位置検出精度を算出するカメラ精度算出部９と、それぞれの検出精度に基づき自車両の検出位置の採用割合を設定する統合部１１とを備え、統合部１１は、ＧＰＳ２とカメラ３のうち検出精度の高い方の自車両位置の採用割合を高く設定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、検出した自車両位置に基づいて運転支援を行なう運転支援装置に関する。

近年、自動運転化に向けて、運転支援システム性能の向上を図る研究が進められている。この種のシステムの代表例に挙げられるカーナビゲーションシステムは、自車両の位置を検出した上で、予め記憶された地図情報等と照らし合わせて自車両を目的地まで案内するシステムであるため、自車両の位置を精度よく検出することがシステム性能の向上につながる。

しかし、カーナビゲーションシステムでは、周知のように衛星を用いた測位システムである、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）を用いて自車両の位置を検出しているため、位置検出精度を上げるのにも限界がある。

そこで、従来では、予め記憶された地図情報およびＧＰＳを用いて検出した自車両の位置検出結果を、カメラやレーダで検出した自車両の位置検出結果により補正する、いわゆる複数のセンサを用いたセンサフュージョン方式の技術が提案されている（特許文献１）。

特開２０００−９７７１４（段落００３６、００３７、図１等参照）

しかしながら、上記特許文献１の技術では、例えば、雨の影響でカメラの位置検出精度が劣化していたとしても、その精度が劣化したカメラの位置検出結果でＧＰＳによる位置検出結果を補正することとなり、自車両位置が悪い方に補正されるおそれがある。

また、ＧＰＳ、カメラ、レーダ等の各種センサによる位置検出結果を平均化して自車両位置を検出することも考えられるが、１つのセンサ精度が劣化すれば平均化された検出位置に影響が生じるため、精度よく自車両の位置を検出することが困難になる。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、ＧＰＳによる自車両の検出位置の結果と他のセンサなどによる検出位置の結果との統合結果に基づいて自車両の位置を決めるにあたり、それぞれの位置検出精度を算出することで、検出精度が劣化した方の検出結果が統合結果に与える影響を低減し、自車両位置の検出精度の高い運転支援装置を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明の運転支援装置では、衛星を利用して前記自車両位置を検出する衛星側位置検出手段と、前記自車両の移動速度および進行方向の情報を取得する取得手段と、前記取得した移動速度および移動方向の情報から、次の時刻における自車両位置を推定する推定手段と、前記推定した次の時刻における自車両位置と前記次の時刻に前記衛星側位置検出手段により検出された自車両位置との一致度合いに基づいて前記衛星側位置検出手段による自車両位置の検出精度を算出する第１精度算出部と、所定の特徴部の位置を含む地図情報を記憶する記憶手段と、前記自車両外界における前記所定の特徴部の位置を認識する外界認識手段と、前記所定の特徴部に関して前記記憶手段により記憶した地図情報と前記外界認識手段が認識した位置との照合により自車両位置を検出する外界認識側位置検出手段と、前記外界認識手段の認識環境の変化に基づいて該外界認識装置による自車両位置の検出精度を算出する第２精度算出部と、前記衛星側位置検出手段による前記自車両位置の検出精度と前記外界認識手段による自車両位置の検出精度とに基づき自車両の検出位置の採用割合を設定する設定手段とを備え、前記設定手段は、前記衛星位置検出手段による自車両位置の検出精度および前記外界認識手段による自車両位置の検出精度のうち検出精度の高い方の自車両位置の採用割合を高く設定することを特徴としている（請求項１）。

請求項１にかかる運転支援装置によれば、衛星を利用した衛星側位置検出手段により自車両の位置が検出され、取得手段により取得された自車両の移動速度および進行方向の情報に基づいて、次の時刻の自車両位置が推定手段により推定される。また、上記した衛星側位置検出手段により次の時刻の自車両位置が検出される。

そして、第１精度算出部により、上記推定した次の時刻の自車両位置と上記衛星側位置検出手段により検出された次の時刻の自車両位置との一致度合いを求めることで衛星側の位置検出精度が算出できる。また、外界認識側位置検出手段は、所定の特徴部の位置を含む地図情報を記憶する記憶手段と、自車両外界における該所定の特徴部の位置を認識する外界認識手段と該所定の特徴部に関して記憶手段により記憶した地図情報と外界認識手段が認識した位置との照合により自車両位置を検出する。

また、第２精度算出部は、外界認識手段の認識環境の変化に基づいて該外界認識手段による自車両の検出位置精度を算出する。そして、設定手段は、第１および第２精度算出部により算出されたそれぞれの検出精度のうち検出精度の高い方の自車両検出位置の採用割合を高くするように設定する。

こうすることで、精度が劣化している側の位置検出手段による検出結果が、各検出手段の検出結果の統合結果としての自車両位置に与える影響を低減できるため、精度よく自車両の位置を検出することができるとともに、性能の高い運転支援装置を提供することができる。

また、自車両の位置を正確に把握できることから最適車線や最適ルートを走行することができ、その結果、低燃費走行が可能になる。

本発明の一実施形態の運転支援装置のブロック図である。図１の動作説明図である。図１の動作説明図である。図１の動作説明図である。図１の運転支援装置の動作説明用フローチャートである。

本発明の一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。なお、図１は本発明にかかる一実施形態の運転支援装置のブロック図、図２はＧＰＳの位置検出精度算出の説明図、図３はカメラの位置検出精度算出の説明図、図４はレーダの位置検出精度算出の説明図、図５は図１の動作説明用のフローチャートである。

（構成）
本発明にかかる一実施形態の運転支援装置１の構成について、図１を参照して説明する。

ＧＰＳ２（本発明における衛星側位置検出手段に相当）は、自車両の位置を検出するためのシステムであり、衛星から送信される測位情報を自車両に設置されたＧＰＳ受信機により受信して、自車両の位置（緯度、経度）を検出する。

カメラ３（本発明における外界認識手段に相当）は、自車両の車室内に設置され、外界の風景などを自車両のフロントガラスごしに撮影する。また、レーザレーダ４（本発明における外界認識手段に相当）は、レーザ光を走査することにより、走査範囲内の対象物と自車両との相対位置を検出する。

車速センサ５は、自車両の移動速度を検出（取得）するためのセンサであり、舵角センサ６は、自車両の操舵角を検出（取得）するためのセンサである。これらのセンサ５，６は、本発明における取得手段に相当する。この取得手段は、ＧＰＳ２により検出された自車両の位置情報や上記舵角センサ６により検出した操舵角に基づいて自車両の進行方向を取得する。具体的には、複数時刻の自車両の位置の移動変化と舵角とに基づいて自車両の進行方向が取得される。

地図データ記憶部７（本発明における記憶手段に相当）は、ランドマークなど、所定の特徴部の位置情報（緯度、経度）を含む地図情報を格納するものであり、地図データ記憶部７に記憶された特徴部の位置情報とカメラ３やレーザレーダ４により認識された該特徴部の位置情報とが、後述する精度算出部９，１０により照合され、自車両の位置（緯度、経度）が検出される。

ＧＰＳ精度算出部８（本発明における第１精度算出部に相当）は、任意のタイミングでＧＰＳ２により検出された自車両の位置情報とセンサ５，６により取得された自車両の移動速度および進行方向の情報とに基づいて自車両位置の検出精度を算出するが、ＧＰＳ精度算出部８のこの算出機能については、以下に、図２を参照して説明する。

ＧＰＳ２が、ある時刻（ｔ１）における自車両Ｖ１の位置（以下、自車両位置ともいう）を検出した場合、上記したように、その位置情報には誤差が含まれる。このとき、ＧＰＳ精度算出部８は、図２に示すようにその時刻（ｔ１）におけるＧＰＳ２による自車両Ｖ１の位置ｐｇ１を中心にして、ＧＰＳ２の所定の誤差範囲を示す存在可能円Ｃｇ１を求める。所定の誤差範囲はＧＰＳ２の誤差を考慮して予め設定されるか、ＧＰＳ２の位置情報とともに受信するＤＯＰ（精度低下率）情報に基づいてその都度設定される。

そして、ＧＰＳ精度算出部８は、図２に示すように車速センサ５および舵角センサ６により検出された自車両Ｖ１の移動速度および進行方向に関する情報に基づいて次の時刻（ｔ２）の自車両位置ｐｓ１を予測する。このとき、上記したように、センサ５，６による移動速度および進行方向に関する情報にも誤差が含まれているため、ＧＰＳ精度算出部８は、予測した自車両位置ｐｓ１を中心にして所定の誤差範囲を示す推定存在可能円Ｃｓ１を求める。このとき、所定の誤差範囲は、車速センサ５と舵角センサ６の検出精度に基づいて予め設定される。

また、次の時刻（ｔ２）のＧＰＳ２による自車両位置ｐｇ２に基づいて、上記と同様にＧＰＳ精度算出部８は、図２に示すように次の時刻（ｔ２）における存在可能円Ｃｇ２を求める。このとき、次の時刻（ｔ２）における推定存在可能円Ｃｓ１と存在可能円Ｃｇ２との間には重なる部分が存在する。そのため、ＧＰＳ精度算出部８は、推定存在可能円Ｃｓ１と存在可能円Ｃｇ２との一致度合いに基づいてＧＰＳ２による自車両位置の検出精度を算出する。この場合、重なる部分の面積をどちらかの存在可能円Ｃｓ１，Ｃｇ２で割ることで検出精度（％）を算出する。なお、重なる部分の面積を面積の小さい方の存在可能円（精度の高い方の存在可能円）の面積で割ることが好ましい。

図１に戻って、カメラ精度算出部９は、カメラ３から取得したランドマークなどの所定の特徴部の画像データを画像処理することにより当該特徴部と自車両Ｖ１との相対位置を算出する。そして、カメラ精度算出部９は、予め地図データ記憶部７に格納されている当該特徴部の位置情報（緯度、経度）と上記算出された相対位置の情報とを照合することにより自車両Ｖ１の位置（緯度、経度）を検出する。カメラ精度算出部９のこのような検出機能が、本発明における外界認識側位置検出手段に相当する。

また、カメラ精度算出部９（本発明における第２精度算出部に相当）は、天候などの認識環境の変化に基づいて上記した外界認識側位置検出手段の自車両位置の検出精度を算出する。この算出例については、以下に、図３を参照して説明する。なお、図３（ａ）は、通常時（晴天時）の道路を自車両が走行する場合のカメラ３が撮影した画像、図３（ｂ）は、雨天時に自車両が道路を走行する場合に、自車両のフロントガラスに雨滴が付着することによりに歪み（直線の曲がり）が生じているカメラ３の撮影画像を示す。

カメラ３による自車両位置の検出精度は、自車両Ｖ１のフロントガラスに雨滴などが付着したときに低下する。そこで、カメラ精度算出部９は、例えば、カメラ３の撮影画像に基づいて、画像処理で用いられる直線抽出法の一つであるハフ変換により、自車両Ｖ１が走行中の車線区分線（白線）の直線部を抽出する。このとき、ハフ変換により算出されるハフ曲線の集積点（ピーク）は、カメラ３により撮影された白線の直線部がシャープであればある程高い値を示す。つまり、図３（ａ）に示すように自車両Ｖ１のフロントガラスに雨滴などが付着していない場合には、カメラ３による道路の白線１２ａの撮影画像は、シャープな直線を描き、ハフ変換によるピーク値は高くなる。これに対して、図３（ｂ）のように、自車両Ｖ１のフロントガラスに雨滴などが付着している場合には、カメラ３による道路の白線１２ｂの撮影画像がぼけるため、ハフ変換によるピーク値は低くなる。

したがって、カメラ精度算出部９は、カメラ３により撮影された白線の画像にハフ変換を施すことによりピーク値を求め、これを、通常時の白線画像をハフ変換したときに想定されるピーク値で割ることでカメラ精度（％）を算出する。なお、走行道路に応じて設定した通常時のピーク値に関する情報は、予め地図データ記憶部７に格納してあり、カメラ精度算出部９が精度算出時にピーク値をその都度地図データ記憶部７から取得する。なお、このピーク値に関する情報は、別途、記憶部を設けて、そこに格納しておいてもかまわない。

レーダ精度算出部１０は、レーザレーダ４により検出したランドマークと自車両Ｖ１との相対位置に関する情報をレーザレーダ４から取得し、その位置情報と予め地図データ記憶部７に記憶されている該ランドマークの位置（緯度、経度）情報とを照合することにより、自車両Ｖ１の位置（緯度、経度）を検出する。この検出機能も上記同様、本発明における外界認識側位置検出手段に相当する。

また、レーダ精度算出部１０（本発明における第２精度算出部に相当）は、天候などの認識環境の変化に基づいて上記した外界認識側位置検出手段による自車両位置の検出精度を算出する。この算出例については、以下に、図４を参照して説明する。

レーザレーダ４による自車両位置の検出精度は、レーザのレンズ１３に雨滴１６などが付着することにより低下する。そこで、レーダ精度算出部１０は、レンズ１３に付着した雨滴１６の量を検知することで自車両位置の検出精度を算出する。詳しくは、図４に示すように、レーザレーダ４にＬＥＤ１４とフォトトランジスタ１５を設置し、ＬＥＤ１４により照射した照射光が雨滴に当たって反射する光をフォトトランジスタ１５で検知する。このとき、雨滴１６の量は、フォトトランジスタ１５の受光量に反映され、レンズ１３に付着した雨滴１６が多いほどフォトトランジスタ１５の受光量が多くなる。

また、通常時（晴天時など）のように雨滴１６がレンズ１３に付着していない場合のフォトトランジスタ１５の受光量を予め計測し、その情報を地図データ記憶部７に格納しておく。なお、この情報は、別途、記憶部を設けてそこに格納しておいてもかまわない。

そして、レーダ精度算出部１０は、通常時のフォトトランジスタ１５の受光量と精度算出時の受光量とから自車両位置の検出精度（％）を算出する。

統合部１１は、ＧＰＳ２による自車両位置の検出精度、カメラ３による自車両位置の検出精度およびレーザレーダ４による自車両位置の検出精度に基づいて、自車両Ｖ１の検出位置の採用割合を設定する。このとき、統合部１１は、それぞれの検出精度のうち高い方の自車両位置の採用割合を高く設定する。この統合部１１による設定機能が、本発明における設定手段に相当する。

この統合部１１における設定機能について、詳しく説明する。

ＧＰＳ２による自車両位置の検出精度をα、カメラ３による自車両位置の検出精度をβ、レーザレーダ４による自車両位置の検出精度をγとし、ＧＰＳ精度算出部８により検出された自車両の位置ｐｇ２をＰ_ＧＰＳ（ｘ，ｙ）、カメラ精度算出部９により検出された自車両の位置をＰ_{ｃａｍｅｒａ}（ｘ，ｙ）、レーダ精度算出部１０により検出された自車両の位置をＰ_{ｌａｓｅｒ}（ｘ，ｙ）とし、統合部１１は、次の数１の式（１）により自車両位置の採用割合を設定するとともに、それぞれの算出部８，９，１０により検出された自車両位置に基づいて、自車両の位置Ｐ（ｘ，ｙ）を決定する。

（１）の式によれば、自車両Ｖ１の位置Ｐ（ｘ，ｙ）の決定に際し、一つのセンサの自車両位置の検出精度が悪い場合には、自車両Ｖ１の検出位置の採用割合が低く設定されるため、従来の方法と比較して、精度の高い自車両位置の検出が可能になる。

次に、本一実施形態の動作について、図５のフローチャートを参照して説明する。

まず、ＧＰＳ２により自車両Ｖ１の位置を検出し、ＧＰＳ精度算出部８が、車速センサ５が検出した自車両Ｖ１の移動速度および舵角センサ６が検出した自車両Ｖ１の操舵角に関する情報に基づいて、次の時刻の自車両Ｖ１の推定位置を示す推定存在可能円を求め、次の時刻におけるＧＰＳ２による位置情報に基づいて、次の時刻における自車両Ｖ１の位置を示す存在可能円を求める。そして、これらの存在可能円の一致度合いからＧＰＳ２の自車両位置の検出精度をＧＰＳ精度算出部８が算出する（ステップＳ１）。

次に、カメラ精度算出部９は、カメラ３により撮影された車線区分線に関する画像からハフ変換によりピーク値を算出し、そのピーク値と地図データ記憶部７に予め記憶された通常時のピーク値とに基づいてカメラ３による自車両位置の検出精度を算出する（ステップＳ２）。

次に、レーダ精度算出部１０は、レーザレーダ４に設置されたＬＥＤ１４とフォトトランジスタ１５により検出した受光量と、予め地図データ記憶部７に記憶された通常時の受光量とに基づいてレーザレーダ４による自車両位置の検出精度を算出する（ステップＳ３）。

次に、統合部１１は、上記したそれぞれの検出精度に基づいて、（１）の式により、それぞれのセンサ２，３，４により検出された自車両位置の採用割合を設定した上で（ステップＳ４）、自車両Ｖ１の位置を決定する（ステップＳ５）。

そして、精度よく検出された自車両Ｖ１の位置情報を、カーナビゲション、自車両Ｖ１が路外逸脱（車線逸脱）した場合の警告、衝突防止のための警告などの運転支援に利用して（ステップＳ６）、動作を終了する。

したがって、上記した実施形態の場合、ＧＰＳ精度算出部８、カメラ精度算出部９、レーダ精度算出部１０により、ＧＰＳ２、カメラ３、レーザレーダ４によるそれぞれの自車両位置の検出精度が算出され、それらの検出精度から統合部１１が数式（１）に従って、各センサ２，３，４により検出された自車両Ｖ１の位置の採用割合を設定した上で、自車両Ｖ１の位置を決定するため、精度が劣化している側のセンサ２，３，４による自車両位置の検出結果が、各センサの検出結果の統合結果としての自車両位置に与える影響を低減でき、精度よく自車両Ｖ１の位置を検出することができるとともに、性能の高い運転支援装置を提供することができる。

また、自車両Ｖ１の位置を正確に把握できることから最適車線（最適ルート）を走行することができ、その結果、低燃費走行が可能になる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。

例えば、上記した実施形態では、カメラ３の自車両位置の検出精度を、カメラ３により撮影した画像をハフ変換し、そのピーク値から算出したが、カメラ３により撮影した画像から、各画素の位置を変数とした場合の微分値である画像の濃度勾配（各画素値の変化の度合い）を求めることでエッジを抽出する、いわゆるエッジ検出を行なうことで検出精度を算出することも可能である。この場合、フロントガラスに雨滴１６が付着すると車線区分線（白線）の直線がぼけるため、エッジ検出における微分値が小さくなる。したがって、通常時と検出精度算出時のそれぞれの微分値に基づいて検出精度を算出することができる。

また、自車両Ｖ１の検出位置を数式（１）により決定したが、例えば、一つのセンサの検出精度が５０％以下の場合は、そのセンサを自車両Ｖ１の検出位置に採用しないとする構成でもよい。このとき、数式（１）において、そのセンサの検出精度を０％とする。こうすることで、さらに精度よく自車両Ｖ１の位置を検出することができる。また、各センサ２，３，４によって、自車両Ｖ１の位置を精度よく検出できない環境（例えば、暗闇や夕日に向かって走行する場合）がある場合には、その環境下でそのセンサを自車両Ｖ１の検出位置に採用しないとする構成でもかまわない。

また、上記した実施形態ではカメラ３を車室内に設置したが、設置場所はこれに限られず、車室外に設置してもかまわない。

１… 運転支援装置
２… ＧＰＳ（衛星側位置検出手段）
３… カメラ（外界認識手段）
４… レーザレーダ（外界認識手段）
５… 車速センサ（取得手段）
６… 舵角センサ（取得手段）
７… 地図データ記憶部（記憶手段）
８… ＧＰＳ精度算出部（第１精度算出部）
９… カメラ精度算出部（外界認識側位置検出手段、第２精度算出部）
１０… レーダ精度算出部（外界認識側位置検出手段、第２精度算出部）
１１… 統合部（設定手段）

Claims

検出した自車両位置に基づいて運転支援を行う運転支援装置であって、
衛星を利用して前記自車両位置を検出する衛星側位置検出手段と、前記自車両の移動速度および進行方向の情報を取得する取得手段と、前記取得した移動速度および移動方向の情報から、次の時刻における自車両位置を推定する推定手段と、前記推定した次の時刻における自車両位置と前記次の時刻に前記衛星側位置検出手段により検出された自車両位置との一致度合いに基づいて前記衛星側位置検出手段による自車両位置の検出精度を算出する第１精度算出部と、
所定の特徴部の位置を含む地図情報を記憶する記憶手段と、前記自車両外界における前記所定の特徴部の位置を認識する外界認識手段と、前記所定の特徴部に関して前記記憶手段により記憶した地図情報と前記外界認識手段が認識した位置との照合により自車両位置を検出する外界認識側位置検出手段と、前記外界認識手段の認識環境の変化に基づいて該外界認識装置による自車両位置の検出精度を算出する第２精度算出部と、
前記衛星側位置検出手段による前記自車両位置の検出精度と前記外界認識手段による自車両位置の検出精度とに基づき自車両の検出位置の採用割合を設定する設定手段とを備え、
前記設定手段は、前記衛星位置検出手段による自車両位置の検出精度および前記外界認識手段による自車両位置の検出精度のうち検出精度の高い方の自車両位置の採用割合を高く設定することを特徴とする運転支援装置。