JP2013072782A - 移動体位置検出システム、移動体位置検出装置、移動体位置検出方法及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車両が走行する道路の車線数から車両が走行中の道路で行うことができる最大の車線変更回数を特定し(S52)、特定された最大の車線変更回数に基づいて車両の検出位置の誤差範囲を推定する(S53)ように構成する。
【選択図】図19
Description
尚、「移動体」としては、車両以外に、歩行者や二輪車も含む。
現在位置検出部11は、GPS21、車速センサ(第1センサ)22、ステアリングセンサ23、ジャイロセンサ(第2センサ)24等からなり、現在の車両の位置、方位、車両の走行速度、現在時刻等を検出することが可能となっている。ここで、特に車速センサ22は、車両の移動距離や車速を検出する為のセンサであり、車両の駆動輪の回転に応じてパルスを発生させ、パルス信号をナビゲーションECU13に出力する。そして、ナビゲーションECU13は発生するパルスを計数することにより駆動輪の回転速度や移動距離を算出する。尚、上記5種類のセンサをナビゲーション装置1が全て備える必要はなく、これらの内の1又は複数種類のセンサのみをナビゲーション装置1が備える構成としても良い。
そして、ナビゲーションECU13は、後述のように地図情報DB31に記憶された各データに基づいて、車両の進行方向前方にある案内分岐点と該案内分岐点よりも案内経路の出発地側に存在する分岐点(以下、手前分岐点という)を特定する。また、案内分岐点や手前分岐点の周辺にある信号機の信号機情報38や停止線の地物データ37を取得する。そして、特定された案内分岐点や手前分岐点に関する情報や取得した信号機情報38や地物データ37に基づいて、後述の地物テーブル33(図6参照)を作成する。尚、案内分岐点とは、ナビゲーション装置1に設定されている案内経路に従ってナビゲーション装置1が走行の案内を行う際に、右左折指示等の案内を行う対象となる分岐点である。
そして、ナビゲーションECU13はバックカメラ19で撮像した撮像画像から路面に形成された停止線を認識した場合に、認識した停止線に関連付けられた座標データに基づいて車両の詳細な現在位置を検出(又は既に検出された位置を補正)することが可能となる。そして、検出された現在位置に基づいて案内や車両制御を行う。
例えば、「2つ目の信号を左(右)方向です」との案内を行う場合には、案内分岐点に進入するまでに案内分岐点を含めて2箇所の信号機をユーザがカウントできる状態にある間に、案内の発話を開始する必要がある。従って、「2つ目の信号を左(右)方向です」との案内フレーズは、第2手前分岐点の退出側信号機に対して設定された案内開始地点を車両が通過したことを条件として案内を開始する。また、第2手前分岐点の退出側信号機に設定された案内開始地点は、第2手前分岐点の退出側信号機の所定距離手前(例えば5m手前)の地点や、車両の乗員(特に運転手)から第2手前分岐点の退出側信号機が視認できる状態から視認できなくなる状態へと切り替わる地点等がある。例えば、図4に示す例では、案内分岐点71に対して2つ手前側の第2手前分岐点72の退出側信号機73の5m手前の地点Aを案内開始地点とし、地点Aを車両が通過した時点で、案内分岐点の案内が開始される。その結果、案内を受けたユーザは、案内分岐点71に進入するまでに第1手前分岐点74と案内分岐点71の2箇所の信号機の設置された分岐点をカウントすることが可能となり、案内文中の『2つ目の信号』が案内分岐点71に設置された進入側信号機75であることを明確に特定することが可能となる。
尚、案内フレーズ中の信号機の数は、分岐点単位での信号機の数とすることが望ましい。即ち、大型の道路等において同一分岐点に複数の信号機が設けられている場合には、該複数の信号機は1の信号機としてカウントすることが望ましい。その場合には、案内フレーズ中の信号機の数は、信号機の設置された分岐点(即ち、信号機交差点)の数に相当する。但し、分岐点単位でカウントする場合であっても、分岐点以外に設置された信号機(例えば押しボタン式信号機等)も信号機の数としてカウントすることが望ましい。以下の説明でも同様である。
先ず、CPU41は、地物データ37に記録されている路面標示(本実施形態では特に停止線)の設置位置から所定距離以内(例えば40m以内)に車両が位置する場合に、バックカメラ19で撮像した画像から該当する停止線を認識(検出)する。
次に、地物データ37から認識した停止線に対応づけられた位置情報を読み出す。
そして、停止線の認識時における車両から停止線までの距離と、読み出した位置情報に基づいて車両の詳細な位置を検出する。
尚、車両の位置は案内分岐点までの距離で特定しても良いし、位置座標で特定しても良い。
また、前記S2で検出された車両の現在位置はRAM42等に格納され、新たな車両の現在位置が検出される度に更新される。
例えば、案内分岐点82の退出側信号機86は、3灯式であり、案内分岐点82に対して出発地側と逆方向に10m離れた位置に設置されていることが記録される。また、第2手前分岐点84の停止線92は、「ID:345」の仮想停止線であり、案内分岐点82に対して出発地側に220m離れた位置に設置されていることが記録される。尚、退出側信号機86〜89の案内分岐点82からの相対距離は、例えば案内分岐点82の位置座標と信号機情報38から取得された各退出側信号機86〜89の位置座標とに基づいて算出される。また、停止線90〜93の案内分岐点82からの相対距離は、例えば各分岐点82〜85の位置座標と地物データ37から取得された各停止線90〜93の位置データとに基づいて算出される。
具体的には、誤差範囲内のどの位置に実際の車両が位置する場合であっても、車両が案内開始地点に到達した状態となった場合、即ち、誤差範囲内の最も車両の進行方向の逆方向にある地点が案内開始地点と一致した場合に、案内開始地点に車両が到達したと判定する。例えば、図7に示すように、前記S9で推定された誤差範囲が車両の進行方向に5m、逆方向に10mである場合には、前記S2で取得された車両の現在位置94の後方10mの地点Xが、手前分岐点(例えば第2手前分岐点84)の退出側信号機88の所定距離手前に設定された案内開始地点Aに一致した場合に、案内開始地点Aに車両が到達したと判定される。それによって、車両の検出位置に誤差が生じた場合であっても乗員の視界と矛盾する案内(例えば、案内分岐点まで信号機が3つ見える状態で、「2つ目の信号を左(右)方向です」との案内)が行われることを防止することが可能となる。
その結果、案内分岐点及び該案内分岐点から車両が退出する道路をユーザに正確に特定させることが可能となる。
例えば、図11は、屈曲方向が車両の進行方向に対して左方向である場合の最大前ズレ車線数T1の算出方法について示した図である。図11に示すように、屈曲方向が車両の進行方向に対して左方向である場合において、屈曲道路に設定されたリンクL1が車両の走行する走行経路L2よりも短くなるとともに、該リンクL1と走行経路L2との間で道路幅方向に最大のズレ量が生じる場合は、リンクL1が屈曲道路の左端に沿って設定され、車両が最も右側の車線を走行する場合である。従って、最大前ズレ車線数T1は、対向車線の有無に関係なく片側車線数(図11では2)から0.5を引いた値となる。
尚、図11〜図14では左側通行の場合について説明したが、右側通行の場合にはT1とT2の値が入れ替わることとなる。
D1[m]=2×T2×P÷tan(((180−θ)/2)π÷180)・・・(1)
D2[m]=2×T1×P÷tan(((180−θ)/2)π÷180)・・・(2)
P:車線幅[m]、θ:屈曲角度[°]
その後、S22へと移行する。
R[m]=√(a2+b2−2abcos(απ/180))÷2sin(α×π/180)・・・(3)
また、以下の式(4)により交角φが算出される。
φ[°]=αsin((a/2)/2R)×2×180/π・・・(4)
同様にして、他の区間(C2−C3、C3−C4、C4−C5)についても曲線半径Rと交角φが算出される。
a´[m]=2πR×(φ/360)・・・(5)
そして、以下の式(6)によりC1−C2のカーブ区間の曲線(弧)の長さa´と形状補完点を直線で結んだ線分(弦)の長さaとの差分Dc1-c2が算出される。
Dc1-c2[m]=a´−a・・・(6)
同様にして、他の区間(C2−C3、C3−C4、C4−C5)についてもカーブ区間の曲線(弧)の長さと形状補完点を直線で結んだ線分(弦)の長さの差分Dc2-c3、Dc3-c4、Dc4-c5が算出される。
尚、カーブ走路を走行する際には、車両が実際に走行する走行経路の長さよりも形状補完点によって特定されるリンクの長さは必ず短くなる。従って、カーブ道路を走行することにより生じる車両の検出位置の誤差範囲は、検出位置に対して進行方向の逆方向側のみに生じ、進行方向側には生じない。その後、S22へと移行する。
尚、パルス距離は正確な値よりも長くなることも短くなることもあるので、第1誤差は車両の検出位置に対して進行方向と逆方向の両方向に誤差を生じさせる。
尚、勾配の角度βに関わらずS1はS2よりも必ず後方に位置するので、第2誤差は車両の検出位置に対して進行方向の逆方向のみに誤差を生じさせる。
尚、パルスが出力されない場合には実際の走行距離よりも検出される走行距離が必ず短くなるので、第3誤差は車両の検出位置に対して進行方向のみに誤差を生じさせる。
尚、感度係数は正確な値よりも大きくなることも小さくなることもあるので、第4誤差は車両の検出位置に対して進行方向と逆方向の両方向に誤差を生じさせる。
尚、電位差は正確な値よりも大きくなることも小さくなることもあるので、第5誤差は車両の検出位置に対して進行方向と逆方向の両方向に誤差を生じさせる。
尚、ジャイロセンサ24から出力される出力値は正確な値よりも必ず小さくなるので、第6誤差は車両の検出位置に対して進行方向の逆方向のみに誤差を生じさせる。
D4[m]=h−(h+誤差1+誤差3)×cos(誤差4+誤差5)・・・(7)
D5[m]=h−(h+誤差1+誤差2)×cos(誤差4+誤差5+誤差6)・・・(8)
h:パルス距離[m]
そして、D4を前回に停止線を認識してから現時点まで加算した値D4´と、D5を前回に停止線を認識してから現時点まで加算した値D5´によって、センサ誤差により生じる車両の検出位置の誤差範囲が推定される。即ち、推定される誤差範囲は“車両の検出位置のD4´前方から車両の検出位置のD5´後方までの範囲”となる。その後、S23へと移行する。
例えば、図20に示すように片側3車線の道路を車両98が走行する場合には、車両98が行うことができる車線変更の回数は最大で2回である。従って、1回の車線変更当たりに生じ得る最大の誤差距離σ(例えば1.5m)に2を乗じた値が車両98に対して生じる可能性のある最大の誤差量となる。従って、車両が走行中の道路で行うことができる最大の車線変更回数に、1回の車線変更当たりに生じ得る最大の誤差距離σ(例えば1.5m)を乗じた値が、検出位置に対して進行方向の逆方向側に生じる最大の誤差量D6となる。その結果、推定される誤差範囲は“車両の検出位置から車両の検出位置のD6後方までの範囲”となる。
尚、車線変更を行った際には、車両が実際に走行する走行経路の長さよりもリンクの長さは必ず短くなる。従って、車線変更を行うことにより生じる車両の検出位置の誤差範囲は、検出位置に対して進行方向の逆方向側のみに生じ、進行方向側には生じない。また、1回の車線変更当たりに生じ得る最大の誤差距離σは、学習値により決定しても良いし、固定値を用いても良い。また、車種、道路幅、道路種別に基づいて決定しても良い。その後、S24へと移行する。
また、屈曲道路の屈曲方向に基づいて誤差範囲を推定するので、屈曲道路において車両が移動する経路と屈曲道路に設定されたリンクとの間で生じ得る最大のズレ量(最大前ズレ車線数T1及び最大後ズレ車線数T2)を屈曲方向毎に適切に特定することができ、該ズレ量に基づいて車両の検出位置と実際の車両の位置との間で生じる誤差範囲を正確に推定することが可能となる。
また、車両が所定角度で屈曲した屈曲道路を走行する場合に、車両の検出位置に対して車両の進行方向及び逆方向に生じる誤差範囲を推定するので、車両の検出位置と実際の車両の位置との間で生じる得る可能性のある誤差の方向を考慮し、該誤差の方向に対して誤差範囲を推定することが可能となる。
また、車両が所定の曲線形状でカーブするカーブ道路を走行する場合に、該カーブ道路が描く曲線の曲線半径と交角とに基づいて、車両の検出位置の誤差範囲を推定するので、車両がカーブ道路を走行する場合であっても、そのカーブ道路の形状を考慮して車両の検出位置に対して生じる誤差範囲を正確に推定することが可能となる。その結果、推定された誤差範囲を考慮することによって、車両に対する案内や制御を適切なタイミングで実行することが可能となる。
また、カーブ道路が描く曲線の長さとカーブ道路に配置された複数の形状補完点を直線で結んだ各線分の合計長さとの差分に基づいて誤差範囲を推定するので、実際に車両が走行した距離と形状補完点によって特定される道路リンクの長さとの差分に基づいて車両の検出位置と実際の車両の位置との間で生じる誤差範囲を正確に推定することが可能となる。
また、車両が所定の曲線形状でカーブするカーブ道路を走行する場合に、車両の検出位置に対して車両の進行方向の逆方向に生じる誤差範囲を推定するので、車両の検出位置と実際の車両の位置との間で生じる得る可能性のある誤差の方向を考慮し、該誤差の方向に対して誤差範囲を推定することが可能となる。
また、車両の走行距離を検出する為の車速センサ22の検出誤差が、車両の検出位置に対して誤差を生じさせる方向を特定する(S41〜S43)とともに、車両の方位変化を検出する為のジャイロセンサ24の検出誤差が、車両の検出位置に対して誤差を生じさせる方向を特定し(S44〜S46)、特定された方向に基づいて車両の検出位置の誤差範囲を推定する(S47)ので、センサに検出誤差が生じた場合であっても、生じた検出誤差が車両の検出位置に対して与える影響を適切に特定することが可能となり、車両の検出位置に対して生じる誤差範囲を正確に推定することが可能となる。その結果、推定された誤差範囲を考慮することによって、車両に対する案内や制御を適切なタイミングで実行することが可能となる。
また、車速センサ22の検出誤差は、パルスの出力回数と車両の走行距離との対応関係が予測値から外れることにより生じる第1誤差と、勾配のある道路を車両が走行することにより生じる第2誤差と、パルスが出力されるべきタイミングで出力されないことにより生じる第3誤差とを含むので、車両の検出位置に誤差を生じさせる虞のある第1センサの検出誤差を考慮して誤差範囲を推定することが可能となる。
また、車速センサ22において生じる第1誤差乃至第3誤差が車両の検出位置に対してどの方向に誤差を生じさせるのかをそれぞれ特定することが可能となり、車両の検出位置に対して生じる誤差範囲をより正確に推定することが可能となる。
また、ジャイロセンサ24の検出誤差は、電位差と車両の方位変化との対応関係が予測値から外れることにより生じる第4誤差と、第2センサの周囲の温度変化により生じる第5誤差と、勾配のある道路を車両が走行することにより生じる第6誤差とを含むので、車両の検出位置に誤差を生じさせる虞のある第2センサの検出誤差を考慮して誤差範囲を推定することが可能となる。
また、ジャイロセンサ24において生じる第4誤差乃至第6誤差が車両の検出位置に対してどの方向に誤差を生じさせるのかをそれぞれ特定することが可能となり、車両の検出位置に対して生じる誤差範囲をより正確に推定することが可能となる。
また、車両が走行する道路の車線数から車両が走行中の道路で行うことができる最大の車線変更回数を特定し(S52)、特定された最大の車線変更回数に基づいて車両の検出位置の誤差範囲を推定する(S53)ので、車両が車線変更を行うことによって車両の検出位置に対して生じる最大の誤差を考慮した誤差範囲を正確に推定することが可能となる。その結果、推定された誤差範囲を考慮することによって、車両に対する案内や制御を適切なタイミングで実行することが可能となる。
また、車両が走行する道路の車線数から1減算した値を、車両が走行中の道路で行うことができる最大の車線変更回数として特定するので、道路形状に基づいて車両が走行中の道路で行うことができる最大の車線変更回数を正確に特定することが可能となる。
また、車両が車線変更を行う場合に、車両の検出位置に対して車両の進行方向の逆方向に生じる誤差範囲を推定するので、車両の検出位置と実際の車両の位置との間で生じる得る可能性のある誤差の方向を考慮し、該誤差の方向に対して誤差範囲を推定することが可能となる。
また、車両が走行中の道路で行うことができる最大の車線変更回数に所定値を乗じた値を誤差範囲の最大誤差量に推定するので、車両が車線変更を行うことにより生じ得る可能性のある車両の検出位置の誤差範囲を正確に推定することが可能となる。
また、推測航法により検出された車両の位置に対する誤差範囲を推定することが可能となる。
また、高精度ロケーションシステムでは車両の周辺にある地物を検出するとともに、その検出結果に基づいて車両の位置を検出するので、車両の位置を地物との相対関係を用いてより詳細に検出することが可能となる。
更に、検出対象とする地物は車両が移動する路面に形成された停止線であるので、検出対象物が道路上において所定間隔で多数設置されており、車両の走行中に車両の位置の検出を所定間隔で高い頻度により行うことが可能となる。従って、推定される車両の位置と実際の車両の位置との間に大きな差異が生じることを防止することが可能となる。
例えば、本実施形態ではナビゲーション装置1による案内分岐点の案内をスピーカ16から音声案内により出力することにより行う構成としているが、液晶ディスプレイ15に文章を表示することにより案内を行う構成としても良い。
13 ナビゲーションECU
19 バックカメラ
31 地図情報DB
33 地物テーブル
37 地物データ
41 CPU
42 RAM
43 ROM
81 車両
82 案内分岐点
83〜85 手前分岐点
87〜89 退出側信号機
90〜93 停止線
Claims (8)
- 移動体の位置を検出する位置検出手段と、
前記移動体が移動する道路の車線数を取得する車線数取得手段と、
前記車線数取得手段により取得した車線数に基づいて、前記移動体が移動中の道路で行うことができる最大の車線変更回数を特定する車線変更回数特定手段と、
前記車線変更回数特定手段により特定された車線変更回数に基づいて、前記位置検出手段により検出した前記移動体の位置の誤差範囲を推定する誤差範囲推定手段と、を有することを特徴とする移動体位置検出システム。 - 前記車線変更回数特定手段は、前記車線数取得手段により取得した車線数から1減算した値を、前記移動体が移動中の道路で行うことができる最大の車線変更回数として特定することを特徴とする請求項1に記載の移動体位置検出システム。
- 前記誤差範囲推定手段は、前記位置検出手段により検出した前記移動体の位置に対して前記移動体の進行方向の逆方向に生じる誤差範囲を推定することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の移動体位置検出システム。
- 前記誤差範囲推定手段は、前記車線変更回数特定手段により特定された車線変更回数に所定値を乗じた値を前記誤差範囲の最大誤差量に推定することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の移動体位置検出システム。
- 前記移動体の移動距離を検出する為の第1センサの検出結果と前記移動体の方位変化を検出する為の第2センサの検出結果とを取得するセンサ結果取得手段を有し、
前記位置検出手段は、前記センサ結果取得手段により取得した前記第1センサの検出結果と前記第2センサの検出結果に基づいて、前記移動体の位置を検出することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の移動体位置検出システム。 - 移動体の位置を検出する位置検出手段と、
前記移動体が移動する道路の車線数を取得する車線数取得手段と、
前記車線数取得手段により取得した車線数に基づいて、前記移動体が移動中の道路で行うことができる最大の車線変更回数を特定する車線変更回数特定手段と、
前記車線変更回数特定手段により特定された車線変更回数に基づいて、前記位置検出手段により検出した前記移動体の位置の誤差範囲を推定する誤差範囲推定手段と、を有することを特徴とする移動体位置検出装置。 - 移動体の位置を検出する位置検出ステップと、
前記移動体が移動する道路の車線数を取得する車線数取得ステップと、
前記車線数取得ステップにより取得した車線数に基づいて、前記移動体が移動中の道路で行うことができる最大の車線変更回数を特定する車線変更回数特定ステップと、
前記車線変更回数特定ステップにより特定された車線変更回数に基づいて、前記位置検出ステップにより検出した前記移動体の位置の誤差範囲を推定する誤差範囲推定ステップと、を有することを特徴とする移動体位置検出方法。 - コンピュータに、
移動体の位置を検出する位置検出機能と、
前記移動体が移動する道路の車線数を取得する車線数取得機能と、
前記車線数取得機能により取得した車線数に基づいて、前記移動体が移動中の道路で行うことができる最大の車線変更回数を特定する車線変更回数特定機能と、
前記車線変更回数特定機能により特定された車線変更回数に基づいて、前記位置検出ステップにより検出した前記移動体の位置の誤差範囲を推定する誤差範囲推定機能と、
を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
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