JP2014206804A - 緊急車両位置特定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 自車両の周辺に存在する緊急車両の位置を警報音に基づいてより高い精度で特定することができる緊急車両位置特定装置を提供する。
【解決手段】 自車両１及び自車両１の周辺に存在する他車両２，３等の位置を示す位置情報が取得されるとともに、自車両１及び他車両のそれぞれにおいて演算される、緊急車両１００の方向を示す方向パラメータａｉ，ｂｉ，ｃｉが取得される。方向パラメータａｉ，ｂｉ，ｃｉは、自車両１及び他車両２，３等に搭載されたマイクロフォンによって取得される緊急車両１００の警報音に基づいて演算され、方向パラメータａｉ，ｂｉ，ｃｉによって定義される複数の直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３等に基づいて、緊急車両１００の位置が特定される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、警報音を出力している緊急車両が自車両の周辺に存在するときに、その緊急車両の位置を特定する緊急車両位置特定装置に関する。

特許文献１には、緊急車両のサイレン音を４つのマイクロフォンを用いて検出し、検出されるサイレン音に基づいて緊急車両の方向及び距離を算出することにより、緊急車両位置を特定する装置が示されている。

また特許文献２には、自車両及び周辺に存在する他車両の位置を示す位置情報と、自車両及び他車両において、緊急車両の警報音の音圧に基づいてその緊急車両までの距離を算出し、自車両及び他車両の位置情報と、自車両及び他車両において算出される距離との整合が取れる位置を緊急車両の位置として特定する装置が示されている。

特開平１１−４８８８６号公報 特開２００９−１３４４８０号公報

上記特許文献１及び２に示された手法では、検出される警報音の音圧に基づいて、緊急車両までの距離が検出されるが、音圧と距離との関係は必ずしも一定のものではなく、距離検出精度が低いという課題がある。特許文献２に示された手法では、複数車両において検出される距離を用いることで精度向上が図られているが、音圧から距離を算出する点は特許文献１に示された手法と同一であり、緊急車両位置の特定精度は十分なものではなかった。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、自車両の周辺に存在する緊急車両の位置を警報音に基づいてより高い精度で特定することができる緊急車両位置特定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、自車両（１）に搭載され、緊急車両（１００）の警報音に基づいて前記緊急車両（１００）の位置を特定する緊急車両位置特定装置において、自車両（１）及び自車両の周辺に存在する他車両（２〜６）の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得手段と、自車両（１）及び前記他車両（２〜６）のそれぞれにおいて演算される、前記緊急車両（１００）の方向を示す方向情報（ａｉ，ｂｉ，ｃｉ）を取得する方向情報取得手段とを備え、前記方向情報（ａｉ，ｂｉ，ｃｉ）は、自車両（１）及び前記他車両（２〜６）に搭載された音声取得手段（１１〜１４）によって取得される前記緊急車両（１００）の警報音に基づいて演算され、前記方向情報（ａｉ，ｂｉ，ｃｉ）を示す複数の直線（Ｌ１〜Ｌ６）に基づいて、前記緊急車両位置の特定を行うことを特徴とする。

この構成によれば、自車両及び自車両の周辺に存在する他車両の位置を示す位置情報が取得されるとともに、自車両及び他車両のそれぞれにおいて演算される、緊急車両の方向を示す方向情報が取得され、方向情報は、自車両及び他車両に搭載された音声取得手段によって取得される緊急車両の警報音に基づいて演算され、方向情報を示す複数の直線に基づいて、緊急車両位置の特定が行われる。警報音に基づいて演算される方向情報は、警報音の音圧に基づいて算出される距離情報と比べて精度が高いので、複数の車両からみた緊急車両の方向を示す複数の直線を用いることにより、より高い精度で緊急車両位置を特定することが可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の緊急車両位置特定装置において、自車両（１）及び前記他車両（２〜６）のそれぞれ対応し、前記方向情報を示す複数の直線（Ｌ１〜Ｌ６）の交点に基づいて、前記緊急車両位置の特定を行うことを特徴とする。

この構成によれば、自車両及び他車両のそれぞれ対応し、方向情報を示す複数の直線の交点に基づいて緊急車両位置が特定される。方向情報が比較的高い精度で得られたときは、方向情報を示す複数の直線はほぼ一点で交差するので、その交点近傍に緊急車両が存在することを特定できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の緊急車両位置特定装置において、自車両（１）及び前記他車両（２〜６）のそれぞれ対応する前記複数の直線（Ｌ１〜Ｌ６）との距離の二乗和（ＳＳＤ）が最小となる点（Ｐ０）に基づいて前記緊急車両位置の特定を行うことを特徴とする。

この構成によれば、自車両及び他車両のそれぞれ対応する複数の直線との距離の二乗和が最小となる点に基づいて緊急車両位置が特定される。通常は複数の方向情報はそれぞれ誤差を含むため、複数の直線は一点で交差することはないが、複数の直線との距離の二乗和が最小となる点（二乗和最小点）に緊急車両が存在する可能性が最も高い。したがって、二乗和最小点の位置そのもの、あるいは二乗和最小点が道路上の点でない場合は最も近い道路上の点の位置を緊急車両位置と特定することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れか１項に記載の緊急車両位置特定装置において、前記複数の直線（Ｌ１〜Ｌ６）が互いにほぼ平行であるときは、自車両（１）において取得された前記方向情報を示す直線（Ｌ１）と、自車両（１）において取得された前記警報音の音圧（ＳＡＰ）とに基づいて、前記緊急車両位置の特定を行うことを特徴とする。

この構成によれば、複数の直線が互い平行であるときは、自車両において取得された方向情報を示す直線と、自車両において取得された警報音の音圧とに基づいて、緊急車両位置が特定される。複数の直線が互いにほぼ平行であるときは、交点あるいは交点を近似する二乗和最小点を求めることができないため、自車両からみた緊急車両の方向と、音圧から求められる距離情報とを用いることによって、緊急車両位置を特定することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４の何れか１項に記載の緊急車両位置特定装置において、前記緊急車両位置の特定を所定時間間隔毎に行うとともに、該特定された位置を記憶する位置記憶手段を有し、前回特定された緊急車両位置と今回特定された緊急車両位置とに基づいて前記緊急車両の進行方向をさらに特定することを特徴とする。

この構成によれば、緊急車両位置の特定が所定時間間隔毎に行われ、該特定された位置が記憶される。そして、記憶されている前回特定された緊急車両位置と今回特定された緊急車両位置とに基づいて緊急車両の進行方向が特定される。したがって、緊急車両の位置に加えてその進行方向も高い精度で特定することができる。

本発明の一実施形態にかかる緊急車両位置特定装置を備える車両を示す図である。 マイクロフォンの配置を説明するための図である。 自車両と他車両との通信を説明するための図である。 緊急車両位置特定手法を説明するための図である。 緊急車両位置を特定する際に適用される数式の導出を説明するための図である。 緊急車両位置を特定する処理のフローチャートである。 ナビゲーション装置の画面表示を示す図である。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１及び図２は本発明の一実施形態にかかる緊急車両位置特定装置を備える車両を示す図である。図１は緊急車両位置特定装置を構成する要素を示すブロック図であり、図２は図１に示されるマイクロフォン（以下「マイク」という）１１〜１４の配置を説明するための図である。これらの図に示す車両（以下「自車両」という）１は、図２に示すように車体上部の四隅に配置されたマイク１１〜１４と、ＧＰＳ(Global Positioning System)用アンテナ１５と、通信用アンテナ１６と、車両位置表示ユニット１７とを備えている。車両位置表示ユニット１７は、地図情報の記憶装置及びＧＰＳを含むナビゲーション装置２１と、マイク１１〜１４から出力される音声信号に基づいて緊急車両の方向を検出する音声処理部２２と、自車両１の周辺に存在する他車両２，３，４等（図３参照）との間でデータ通信を行う通信部２３とを備えている。車両位置表示ユニット１７は、ナビゲーション装置２１の表示部に地図情報とともに自車両１の位置を表示し、さらに警報音（サイレン音）を出力する緊急車両が周辺に存在する場合にはその緊急車両の位置を特定し、特定した位置をナビゲーション装置２１の表示部に表示する。

なお本実施形態は、他車両２，３，４等も、図１に示す自車両１と同様に４つのマイク、ナビゲーション装置、音声処理部、及び通信部を備えていることを前提としている。

図４は、本実施形態における緊急車両位置特定手法を説明するための図であり、自車両１の現在位置を原点とする座標平面上に、周辺の他車両２〜６及び緊急車両１００の位置が示されている。本実施形態では、警報音を出力する緊急車両が周辺に存在する場合は、自車両１及び他車両２〜６において、４つのマイクによって検出される警報音の音圧レベルに基づいて、各車両からみた緊急車両１００の方向が検出される。

４つのマイク１１〜１４によって検出される音圧レベルは、最大音圧レベルを基準として相対音圧レベルに変換される。相対音圧レベルと、音源の方向との関係は予め実験によって求められ、その結果が音源方向マップとして車両位置表示ユニット１７内のメモリに格納されている。したがって、検出される相対音圧レベルに応じて音源方向マップを検索することにより、緊急車両１００の方向が特定される。特定された方向を示すために、図４に示すような方向直線Ｌ１〜Ｌ６を定義する方向パラメータａｉ，ｂｉ，及びｃｉ（ｉ＝１〜６）が算出され、方向直線Ｌ１〜Ｌ６との距離ｄｉの二乗和ＳＳＤが最小となる点（以下「二乗和最小点」という）Ｐ０の座標（ｘ０，ｙ０）が算出され、二乗和最小点Ｐ０が緊急車両１００の位置として特定される。

方向直線Ｌｉを下記式（１）及び（２）を用いて３つの方向パラメータａｉ，ｂｉ，ｃｉで定義すると、座標（ｘ０，ｙ０）は下記式（３）で与えられる。式（３）のΣは、関係する車両数Ｎについての総和を意味し、例えば図４に示す例では、車両数Ｎは「６」である。以下に示す数式のΣはすべて同様に定義される。

以下式（３）の導出法を説明する。
図５（ａ）に示す方向直線Ｌｉと点Ｐ０との距離ｄｉは、下記式（４）で与えられ、距離ｄｉの二乗和ＳＳＤは、下記式（５）で与えられる。

式（５）を変数ｘ０及び変数ｙ０について偏微分すると、下記式（６）及び（７）が得られるので、これらの偏微分係数が「０」となる関係を行列を用いた数式で表すと、下記式（８）が得られる。これを変数ｘ０，ｙ０について解くと、上記式（３）が得られる。

例えば図５（ｂ）に示す３本の方向直線Ｌ１〜Ｌ３について二乗和最小点Ｐ０を求めると、図に示す位置が特定され、３本の方向直線Ｌ１〜Ｌ３が一点で交差しない場合に、その交点を近似する位置を求めることができる。

図４に示す例では、自車両１の他に他車両２〜６が緊急車両１００の周辺に存在するので、他車両２〜６のそれぞれにおいて緊急車両１００の方向が４つのマイクで検出される音圧レベルに基づいて特定され、方向直線Ｌ２〜Ｌ６を定義する方向パラメータａ０ｉ，ｂ０ｉ，ｃ０ｉ（ｉ＝２〜６）が算出される。算出された方向パラメータａ０ｉ，ｂ０ｉ，ｃ０ｉは対応する他車両２〜６の現在位置を示す位置情報とともに送信される。

その送信情報を自車両１が受信し、方向パラメータａ０ｉ，ｂ０ｉ，ｃ０ｉを、他車両２〜６の位置情報を用いて、自車両１を原点とする座標平面上の数値に変換することにより、方向パラメータａｉ，ｂｉ，ｃｉ（ｉ＝２〜６）を算出するとともに、方向直線Ｌ１を定義する方向パラメータａ１，ｂ１，ｃ１を算出し、式（３）に適用して二乗和最小点Ｐ０の座標（ｘ０，ｙ０）を算出する。この演算によって、緊急車両１００の位置が図４に黒丸で示す位置に特定される。

このように複数の方向直線Ｌ１〜Ｌ６との距離の二乗和ＳＳＤが最小となる二乗和最小点Ｐ０を求めることにより、図４に示す他車両５において直線Ｌ５で示すような方向が検出されたととしても、緊急車両１００の位置を正確に特定することが可能となる。なお、複数の方向直線Ｌ１〜Ｌ６がすべて高い精度で算出されたときは、方向直線Ｌ１〜Ｌ６はほぼ一点で交差し、二乗和最小点Ｐ０はその交点として算出される。

図６は、上述した手法により、緊急車両位置を特定する処理のフローチャートであり、この処理は自車両１の車両位置表示ユニット１７において実行される。
緊急車両１００の警報音が検出されると、ステップＳ１１からステップＳ１２に進み、自車両１からみた緊急車両１００の方向を示す方向パラメータａ１，ｂ１，ｃ１を算出する。

ステップＳ１３では、他車両（例えば２〜６）からの方向パラメータ情報及び位置情報を取得し、上述した座標変換処理を行って方向パラメータａｉ，ｂｉ，ｃｉ（ｉ＝２，３，…）を算出する。ステップＳ１４では、方向パラメータａｉ，ｂｉ，ｃｉ（ｉ＝１，２，…）を上記式（３）に適用して、二乗和最小点Ｐ０の座標（ｘ０，ｙ０）を算出する。このとき、例えば取得された方向パラメータの数が少なく（例えば他車両が１台のみであり）かつ方向パラメータａｉ，ｂｉ，ｃｉによって特定される複数の方向直線Ｌｉが互いにほぼ平行であると、二乗和最小点Ｐ０の位置を特定することができないため、特定不能であったときは、特定不能フラグＦＳＩＭＰを「１」に設定する。

ステップＳ１５では、特定不能フラグＦＳＩＭＰが「１」であるか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であるときは、ステップＳ１４で算出された位置Ｐ０を、例えば図７に示すようにナビゲーション装置２１の地図上に表示する（ステップＳ１７）。なお、算出された位置Ｐ０が地図の道路から外れているときは、最も近い道路上の点に修正して表示することが望ましい。

ステップＳ１５の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、ステップＳ１６に進み、自車両１において算出された方向パラメータａ１，ｂ１，ｃ１と、警報音の音圧レベルＳＡＰに基づいて算出される自車両１から緊急車両１００までの距離ＤＩＳＴとを用いて、緊急車両１００の位置（ｘ０，ｙ０）を算出する。音圧レベルＳＡＰとしては、マイク１１〜１４によって検出された音圧レベルのうち、最大の音圧レベルを用いる。ステップＳ１６実行後、ステップＳ１７に進む。

以上のように本実施形態では、自車両１及び自車両１の周辺に存在する他車両２，３，…の位置を示す位置情報が取得されるとともに、自車両１及び他車両２，３，…のそれぞれにおいて演算される、緊急車両１００の方向を示す方向パラメータａｉ，ｂｉ，ｃｉが取得される。方向パラメータａｉ，ｂｉ，ｃｉは、自車両１及び他車両２，３，…に搭載されたマイクによって取得される緊急車両１００の警報音に基づいて演算され、方向パラメータａｉ，ｂｉ，ｃｉによって定義される複数の方向直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，…に基づいて、緊急車両１００の位置が特定される。警報音に基づいて演算される方向パラメータａｉ，ｂｉ，ｃｉは、警報音の音圧に基づいて算出される距離情報と比べて精度が高いので、複数の車両からみた緊急車両１００の方向を示す複数の方向直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，…を用いることにより、より高い精度で緊急車両位置を特定することが可能となる。

また自車両１及び他車両２，３，…のそれぞれ対応する複数の方向直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，…との距離の二乗和ＳＳＤが最小となる二乗和最小点Ｐ０に基づいて緊急車両位置が特定される。通常は複数の方向直線に対応する方向パラメータａｉ，ｂｉ，ｃｉはそれぞれ誤差を含むため、複数の方向直線は一点で交差することはないが、複数の方向直線との距離の二乗和ＳＳＤが最小となる二乗和最小点Ｐ０に緊急車両１００が存在する可能性が最も高い。したがって、二乗和最小点Ｐ０の位置そのもの、あるいは二乗和最小点Ｐ０が道路上の点でない場合は最も近い道路上の点の位置を緊急車両１００の位置と特定することができる。

複数の方向直線が互いにほぼ平行であるときは、交点あるいは交点を近似する二乗和最小点Ｐ０を求めることができないため、自車両１からみた緊急車両１００の方向パラメータａ１，ｂ１，ｃ１と、マイクで検出される音圧レベルＳＡＰに基づいて算出される距離ＤＩＳＴとを用いることによって、緊急車両１００の位置を特定することができる。

本実施形態では、マイク１１〜１４及び他車が備えるマイクが音声取得手段に相当し、ナビゲーション装置２１及び通信部２３が位置情報取得手段を構成し、マイク１１〜１４、ナビゲーション装置２１、音声処理部２２、及び通信部２３が方向情報取得手段を構成する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、マイク１１〜１４は自車両１の車体上部の四隅に配置するようにしたが、例えば特許文献１に示されるように、４つのマイクを含むマイクユニットを自車両１のルーフ部に配置するようにしてもよい。

また所定時間間隔毎に緊急車両の位置を特定するとともに、該特定された位置を記憶しておき、前回特定された位置と今回特定された位置と結んだ方向を緊急車両の進行方向として特定し、該当特定された情報を表示ユニット１７に出力するようにしても良い。なお前記特定された位置が地図の道路から外れているときは、最も近い道路上の点に修正して、進行方向を特定するようにしても良い。これにより、緊急車両の位置だけでなく進行方向も高い精度で特定することが可能となる。

また上述した実施形態では、自車両１と他車両２，３，…とが直接データ通信を行うようにしたが、サーバを介してデータ通信を行うようにしてもよい。
また緊急車両１００の位置が特定された後の処理としては、単に地図上に表示するだけでなく、緊急車両１００が接近してくる方向の道路の表示色を変更すること、及び／または車室内に４つのスピーカを配置し、緊急車両１００の方向に近いスピーカから方向報知音声を出力することなどを行うようにしてもよい。

１ 自車両
２，３，４，５，６ 他車両
１１〜１４ マイクロフォン（音声取得手段）
１７ 車両位置表示ユニット
２１ ナビゲーション装置（位置情報取得手段、方向情報取得手段）
２２ 音声処理部（方向情報取得手段）
２３ 通信部（位置情報取得手段、方向情報取得手段）

Claims (5)

1. 自車両に搭載され、緊急車両の警報音に基づいて前記緊急車両の位置を特定する緊急車両位置特定装置において、
   自車両及び自車両の周辺に存在する他車両の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得手段と、
   自車両及び前記他車両のそれぞれにおいて演算される、前記緊急車両の方向を示す方向情報を取得する方向情報取得手段とを備え、
   前記方向情報は、自車両及び前記他車両に搭載された音声取得手段によって取得される前記緊急車両の警報音に基づいて演算され、
   前記方向情報を示す複数の直線に基づいて、前記緊急車両位置の特定を行うことを特徴とする緊急車両位置特定装置。
2. 自車両及び前記他車両のそれぞれ対応し、前記方向情報を示す複数の直線の交点に基づいて、前記緊急車両位置の特定を行うことを特徴とする請求項１に記載の緊急車両位置特定装置。
3. 自車両及び前記他車両のそれぞれ対応する前記複数の直線との距離の二乗和が最小となる点に基づいて前記緊急車両位置の特定を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の緊急車両位置特定装置。
4. 前記複数の直線が互いにほぼ平行であるときは、自車両において取得された前記方向情報を示す直線と、自車両において取得された前記警報音の音圧とに基づいて、前記緊急車両位置の特定を行うことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の緊急車両位置特定装置。
5. 前記緊急車両位置の特定を所定時間間隔毎に行うとともに、該特定された位置を記憶する位置記憶手段を有し、
   前回特定された緊急車両位置と今回特定された緊急車両位置とに基づいて前記緊急車両の進行方向をさらに特定することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の緊急車両位置特定装置。

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