JP2016091422A - 車線変更判定システム - Google Patents

Abstract

【課題】 車両が車線変更を行ったか否かを精度良く判定する。
【解決手段】 車線変更判定システムは、位置、速度及びヨーレートを含むパラメータ群を測定可能な測定装置を有する車両と、車両と相互通信可能であって位置と道路方位とを対応付けたデータベースを有するデータセンターと、車両及びデータセンターの少なくとも一方に設けられ且つ車両が車線変更を行ったか否かを判定する判定部と、を備える。判定部は、測定したパラメータ群に基づいて進行方位を推定すると共に、データセンターから車両の位置における道路方位を取得する。更に、進行方位と道路方位とがなす相対進行角度と車両の速度とに基づき、相対横移動量を算出する。更に、相対横移動量の積算値が閾値以上となった場合、車線変更を行ったと判定する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両が車線変更を行ったか否かを判定する車線変更判定システムに関する。

従来から、車両が車線変更を行ったか否かを判定するための装置が提案されている。例えば、従来の装置の一つは、車両のターンシグナル（方向指示器）が点灯した時点以降における車両の横方向移動距離（道路に直交する方向の移動距離）が所定の閾値以上になった場合、車両が車線変更を行ったと判定する。更に、本装置は、車両が車線変更を行ったと判定したとき、ターンシグナルを消灯するようになっている。これにより、本装置は、車線変更中のハンドル操作等に起因するターンシグナルの誤消灯を防ぐと共に、車線変更の完了時に速やかにターンシグナルを消灯できる（例えば、特許文献１を参照。）。

以下、便宜上、車両が車線変更を行ったか否かの判定を「車線変更判定」と称呼する。また、上述した従来の装置を「従来装置」と称呼する。

車線変更判定を精度良く行うためには、道路の形状（換言すると、車両が存在する位置における道路方位）を考慮した上で車両の横方向移動距離を評価することが望ましい。具体的には、道路の形状が直線状（直線道路）である場合、車線変更開始時からの横方向移動距離の全てが、車線変更に寄与する。よって、横方向移動距離を閾値と比較すれば、車線変更判定を精度良く行える。これに対し、道路の形状が曲線状（カーブ道路）である場合、車線変更開始時からの横方向移動距離には、車線変更のための移動距離だけでなく、道路の形状に沿って車両を進めるための移動距離も含まれる。よって、単純に横方向移動距離を閾値と比較するだけでは、車線変更判定を精度良く行えない。

この点に関し、従来装置は、“車線変更中に道路の形状が変化しない”（直線道路・カーブ道路の道路種別の変更なし、且つ、カーブ道路の曲率半径は一定）との仮定の下、ターンシグナル点灯直前の車両の向きに基づき、道路の形状（≒車線変更しない場合の予想進路）を推定するようになっている。

特開２０１０−２８０２７２号公報

しかしながら、道路の形状は場所によって千差万別であるため、推定された道路の形状と、実際の道路の形状と、は必ずしも一致しない。換言すると、車線変更を行う場所によっては、上記仮定が妥当でなくなる場合がある。よって、従来装置は精度良く車線変更判定を行えない虞がある。

本発明の目的は、車両が車線変更を行ったか否かを精度良く判定できる車線変更判定システムを提供することにある。

具体的には、本発明による車線変更判定システムは、
車両の位置、速度及びヨーレートを含むパラメータ群を測定可能な一又は複数の測定装置を有する「車両」と、前記車両と相互通信可能であって位置と道路方位とを対応付けたデータベースを有する「データセンター」と、前記車両及び前記データセンターの少なくとも一方に設けられ且つ前記車両が車線変更を行ったか否かを判定する「判定部」と、を備える。

更に、前記「判定部」は、
（１）前記測定装置によって測定した前記パラメータ群に基づいて該車両の「進行方位」を推定すると共に、前記データセンターから前記車両の位置における「道路方位」を取得し、
（２）前記進行方位と前記道路方位とがなす角度である相対進行角度と、前記車両の速度と、に基づいて該車両の「道路に対する相対横移動量」を算出し、
（３）前記相対横移動量を経時的に積算した積算値が所定の閾値以上となった場合、前記車両が車線変更を行ったと判定する、ようになっている。

上記構成により、車載の「測定装置」によって測定したパラメータ群を用いて推定された「車両の進行方位」、及び、データセンターの「位置と道路方位とを対応付けたデータベース」を用いて取得した「道路方位」に基づき、「車両の道路に対する相対横移動量」が算出される。そして、この相対横移動量に基づき、車線変更判定が行われる。よって、従来装置のような特殊な仮定の下で同判定を行う場合に比べ、「車両の位置における道路方位」（車両が存在する位置ごとの道路方位）を考慮して相対横移動量を算出する分、車線変更判定の精度が高まる。

したがって、本発明の車線変更判定システムは、車両が車線変更を行ったか否かを精度良く判定できる。

ところで、本発明の車線変更判定システムにおいて、車両の「進行方位」はパラメータ群から推定される車両の予想進路の方位を表し、「道路方位」は車両の位置における道路の接線方向の方位を表し、「相対横移動量」は道路方位に直交する方向における車両の移動量を表す。

なお、本発明の車線変更判定システムは、意図的に車線変更を行う場合の車線変更判定（従来装置と同様の判定）を行うことも可能であり、意図せず生じる車線変更等を監視するための車線変更判定（例えば、車両の運転補助用の常時判定）を行うことも可能である。更に、後者の判定（意図しない車線変更）が生じた位置をデータセンターに蓄積し、意図しない車線変更が生じ易い位置を特定すると共に、その位置に近づいている車両に対して事前に車線逸脱の可能性が高い旨の注意を促すこと（事前警告）も可能である。

本発明の実施形態の一例に係る車線変更判定システムの概略構成を示す模式図である。 図１に示した車線変更判定システムにおける処理工程を示すフローチャートである。 車線変更中の車両の状態を示す模式図である。

［システムの概要］
図１は、本発明の実施形態の一例に係る車線変更判定システム（以下「実施システム」という。）の概略構成を示している。実施システムは、車両１０〜３０及びデータセンター４０を含んでいる。なお、本実施システムは３台の車両１０〜３０を含むように構成されているが、本発明の車線変更判定システムは、２台以下の車両（例えば、車両１０のみ）を含むように構成されてもよく、４台以上の車両を含むように構成されてもよい。

車両１０は、車両１０の位置、速度およびヨーレートを測定可能な一又は複数の測定装置１１、並びに、測定装置１１による測定値等の処理、データセンター４０との通信および車両１０の車線変更判定を行う判定部１２を有している。測定装置１１は、位置測定用のＧＰＳ装置、速度測定用の車速センサ、及び、ヨーレート測定用のヨーレートセンサを含んでいる。判定部１２は、上述した処理、通信および判定が可能な電子回路ユニットであり、測定装置１１によって測定したパラメータ群（車両１０の位置、速度およびヨーレート）と、データセンター４０から無線通信によって取得（受信）した車両１０の現在位置における道路方位と、に基づいて車線変更判定を行うようになっている（詳細は後述される。）。更に、判定部１２は、この車線変更判定とは別に、車両１０の位置ごとの進行方位を含むデータ（以下「走行ログ」という。）を、データセンター４０に無線通信によって送信するようになっている。

車両２０及び車両３０は、車両１０と同様の構成を有している。即ち、車両２０は、車両１０の測定装置１１及び判定部１２と同様の機能を有する測定装置２１及び判定部２２を有しており、車両３０も同機能を有する測定装置３１及び判定部３２を有している。

データセンター４０は、車両１０〜３０との通信および車両１０〜３０から受信した走行ログの処理を行うデータ処理部４１を有している。データ処理部４１は、上述した通信および処理が可能な電子回路ユニットであり、位置と道路方位とを対応付けた（位置ごとの道路方位を特定可能な）データベースを記憶している。そして、データ処理部４１は、車両１０〜３０の判定部１２〜３２からの要求等に応じ、車両１０〜３０の位置における道路方位を提供するようになっている（詳細は後述される。）。なお、データ処理部４１は、この道路方位の提供とは別に、車両１０〜３０から無線通信によって取得（受信）した走行ログに基づいて位置ごとの道路方位を推定すると共に、データベースを更新するようになっている。

通信網５０は、情報通信可能なネットワーク５１、及び、ネットワーク５１に接続された無線基地局５２を有している。車両１０〜３０とデータセンター４０との間の通信は、ネットワーク５１及び無線基地局５２を介して行われる。なお、通信網５０は、汎用のネットワーク５１及び無線基地局５２（例えば、インターネット、及び、携帯電話用の無線基地局）を利用して構成されている。

［実際の作動］
図２及び図３を参照しながら、実施システムの実際の作動について説明する。但し、車両１０〜３０の各々における実施システムの作動は実質的に同一であるため、代表例として、車両１０を対象とした実施システムの作動について説明する。

図２は、実施システムが車両１０の車線変更判定（及び車線変更判定とは別のデータベース更新）を行う場合における同システムの処理工程を示している。なお、車両２０及び車両３０の車線変更判定（同上）も、同様の処理工程を経て行われる。図３は、曲線形状の道路（カーブ道路）を通過中の車両１０が車線変更を行っている様子を表す模式図である。

まず、ステップＳ１にて、車両１０の判定部１２は車線変更判定を開始する。具体的には、判定部１２は、下記条件のいずれかが成立した場合に車線変更判定を開始する。
・車両１０のイグニッション・キー・スイッチ（図示省略）が操作されて車両１０が始動した時点から所定時間が経過し、拡張カルマンフィルタ（詳細は後述される。）の作動が安定したとき。なお、拡張カルマンフィルタの安定に要する所定時間は、予め実験などによって定められている。
・前回の車線変更判定において車両１０が車線変更を行ったと判定されたとき。
・車両１０が交差点を通過したとき。なお、車両１０が交差点を通過したか否かは、測定装置１１のＧＰＳ装置等を利用して判定される。
但し、判定部１２は、車線変更判定を開始するとき、車両１０の“道路に対する相対横移動量”の積算値（詳細は後述される。）をゼロにリセットするようになっている。

次いで、ステップＳ２にて、判定部１２は、現時点における車両１０の位置Ｐｖ、速度Ｓｖおよびヨーレートωｖを、測定装置１１を用いて測定する。具体的には、位置ＰｖとしてＧＰＳ装置から取得した緯度経度情報をｘ−ｙ平面上の値に変換した値、速度Ｓｖとして車速センサの出力値、ヨーレートωｖとしてヨーレートセンサの出力値、を判定部１２は取得する。

次いで、ステップＳ３にて、判定部１２は、車両１０の位置Ｐｖ、速度Ｓｖおよびヨーレートωｖに基づき、拡張カルマンフィルタを用いて、現時点における車両１０の進行方位φｖを推定する。拡張カルマンフィルタは、周知のように、非線形の動的システムについて、同システムの状態方程式および観測方程式をノイズの影響を考慮した上で記述し、それら方程式に基づいて現在の観測値および過去の状態量の推定値から現在の状態量を推定する、反復推定型フィルタである（例えば、特開２０１４−１０８７２８号公報、特開２０１４−１０２１３７号公報、及び、特開２０１４−２１０３号公報等を参照。）。そこで、例えば、観測値として“車両の位置、速度、ヨーレート”を格納可能な観測方程式と、状態量として“車両の位置、速度、ヨーレート、進行方向”を有する状態方程式と、を予め記述しておき、実際に測定された“車両の位置、速度、ヨーレート”を観測方程式に格納した上で両方程式を拡張カルマンフィルタに適用すれば、車両の進行方位を推定できる。

具体的には、判定部１２は、予め記述された“位置Ｐｖ、速度Ｓｖ、ヨーレートωｖ及び観測ノイズｖをパラメータとして含む観測方程式Ｚ（Ｐｖ，Ｓｖ，ωｖ，ｖ）”及び“位置Ｐｖ、速度Ｓｖヨーレートωｖ、進行方位φｖ及びシステムノイズｗをパラメータとして含む状態方程式ｄＸ／ｄｔ（ｄＰｖ／ｄｔ，ｄＳｖ／ｄｔ，ｄωｖ／ｄｔ，ｄφｖ／ｄｔ，ｄｗ／ｄｔ）”を記憶している。そして、判定部１２は、観測方程式Ｚに現時点における車両１０の位置Ｐｖ、速度Ｓｖ、ヨーレートωｖを代入すると共に、その観測方程式Ｚ及び状態方程式ｄＸ／ｄｔを拡張カルマンフィルタに適用し、現時点における進行方位φｖを推定する。

次いで、ステップＳ４にて、判定部１２は、現時点における車両１０の位置Ｐｖを表すデータをデータセンター４０のデータ処理部４１に送信すると共に、位置Ｐｖにおける道路方位φｒを送信するようデータ処理部４１に要求する。この要求およびデータを受信したデータ処理部４１は、ステップＳ５にて、データ処理部４１が記憶している“位置Ｐｖと道路方位φｒとを対応付けたデータベース”を参照し、車両１０の位置Ｐｖにおける道路方位φｒを特定（照会）する。そして、データ処理部４１は、道路方位φｒを表すデータを車両１０の判定部１２に送信する。判定部１２は、そのデータを受信する。

次いで、ステップＳ６にて、判定部１２は、進行方位φｖと道路方位φｒとの差の絶対値を相対進行角度Δφとして算出する（図３を参照。）。

次いで、ステップＳ７にて、判定部１２は、車線変更判定とは別のデータベース更新のために、車両１０の位置Ｐｖ及び進行方位φｖを表すデータ（走行ログ）を、データセンター４０のデータ処理部４１に送信する。データ処理部４１は、ステップＳ８にてその走行ログを受信した後、ステップＳ９にてその走行ログを蓄積する。

次いで、ステップＳ１０にて、データ処理部４１は、蓄積された走行ログ（位置Ｐｖごとの進行方位φｖ）に基づき、位置Ｐｖにおける道路方位φｒを推定する。具体的には、位置Ｐｖごとの進行方位φｖの平均値が、その位置Ｐｖにおける道路方位φｒとして推定される。更に、ステップＳ１１にて、データ処理部４１は、推定された道路方位φｒを用いてデータベースを更新する。なお、データ処理部４１は、このように更新されたデータベースを用い、上記ステップＳ５において位置Ｐｖにおける道路方位φｒを特定（照会）するようになっている。

一方、車両１０の判定部１２は、ステップＳ１２にて、下式（１）に従って現時点ｋにおける相対横移動量Ｌ（ｋ）を算出すると共に、算出された相対横移動量Ｌ（ｋ）を積算して積算値Ｌｓｕｍ（ｋ）を算出する。なお、下式（１）に示されるように、相対横移動量Ｌ（ｋ）は、現時点ｋにおける速度Ｓｖの道路方位φｒに直交する方向の成分（Ｓｖ×ｓｉｎ（Δφ））に単位時間Δｔを乗算した値である。即ち、相対横移動量Ｌ（ｋ）は、道路方位φｒに直交する方向における車両１０の単位時間Δｔあたりの移動量、を表す。

Ｌ（ｋ）＝Ｓｖ×ｓｉｎ（Δφｒ）×Δｔ …（１）
Ｌｓｕｍ（ｋ）＝Σ（Ｌ（τ））［τ＝０，ｋ］ …（２）

次いで、ステップＳ１３にて、判定部１２は、積算値Ｌｓｕｍ（ｋ）が所定の閾値Ｌｔｈ以上であるか否かを判定する。閾値Ｌｔｈは、積算値Ｌｓｕｍ（ｋ）がその閾値Ｌｔｈ以上となった場合に車両１０が車線変更を行ったと判定可能な適値であり、一般的な車線幅などを考慮して設定される。現時点における積算値Ｌｓｕｍ（ｋ）が閾値Ｌｔｈよりも小さい場合、判定部１２は、「Ｎｏ」と判定し、再びステップＳ２〜Ｓ７，Ｓ１１，Ｓ１２の処理を繰り返す。即ち、積算値Ｌｓｕｍ（ｋ）が閾値Ｌｔｈ以上になるまで、相対横移動量Ｌの算出および積算値Ｌｓｕｍ（ｋ）の取得が繰り返される。

そして、積算値Ｌｓｕｍ（ｋ）が閾値Ｌｔｈ以上となると、判定部１２は、ステップＳ１３にて「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１４に進み、現時点にて車両１０が車線変更を行ったと判定する。

次いで、ステップＳ１５にて、判定部１２は、相対横移動量の積算値Ｌｓｕｍ（ｋ）をゼロに再設定（リセット）する。そして、判定部１２は、ステップＳ１に戻り、再びステップＳ１〜Ｓ７，Ｓ１２〜Ｓ１５の処理（即ち、車線変更判定）を繰り返す。

以上に説明したように、実施システムは、車両１０にて測定されたパラメータ群（位置Ｐｖ、速度Ｓｖ及びヨーレートωｖ）並びにデータセンター４０から取得した道路方位φｒに基づいて車両１０の相対横移動量Ｌを算出し、相対横移動量Ｌの積算値Ｌｓｕｍと閾値Ｌｔｈとを比較することによって車線変更判定を行う。これにより、実施システムは、車両１０の車線変更判定を精度良く行うことができる。

更に、実施システムは、本判定の過程にて取得された走行ログ（車両１０の位置Ｐｖ及び進行方位φｖを表すデータ）を利用し、データセンター４０が備えるデータベースを更新する。これにより、実施システムは、データベースの正確さを向上させることができる。なお、車両２０及び車両３０の車線変更判定も、車両１０の車線変更判定と同様に行われる。よって、車両２０及び車両３０の走行ログによっても、データセンター４０が備えるデータベースが更新されることになる。このように、実施システムを多数の車両に適用することにより、データベースの正確さを更に向上させることができる。

＜その他の態様＞
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用できる。

例えば、実施システムは、車両１０の位置Ｐｖ、速度Ｓｖおよびヨーレートωｖに基づいて進行方位θｖを推定している（図２のステップＳ３）。しかし、本発明の車線変更判定システムは、車両の位置Ｐｖ、速度Ｓｖおよびヨーレートωｖ、並びに、他のパラメータ（例えば、車両の加速度）に基づいて進行方位を推定するように構成され得る。これにより、進行方位をより精度良く推定することが可能となる。

更に、実施システムは、車両１０の位置Ｐｖを測定装置１１（ＧＰＳ装置）によって測定している。しかし、本発明の車線変更判定システムは、車両の位置を測定する測定装置として、３箇所の携帯電話の基地局から発せられる通信用電波の強度を測定すると共に三角測量法によって車両の位置を特定する装置、を用いるように構成され得る。また、本発明の車線変更判定システムは、前者の測定装置（ＧＰＳ装置）及び後者の測定装置（携帯電話の基地局を利用する装置）の双方を用いるように構成され得る。

更に、実施システムは、車線変更判定が一旦開始されると（図２のステップＳ１）、車線変更が行われたと判定されるまで（ステップＳ１４）、車両１０の位置Ｐｖ、速度Ｓｖおよびヨーレートωｖの測定等の処理（ステップＳ２〜Ｓ１３）を休みなく繰り返すようになっている。しかし、本発明の車線変更判定システムは、同処理の途中に意図的な車線変更が行われた場合（車両のターンシグナルが点灯した場合）には同処理を中断し、同車線変更が完了した後に再び同処理を開始する、構成され得る。これにより、意図せず生じる車線変更の判定のみを行うことができ、車線変更判定システムの計算負荷を低減することが可能となる。

更に、実施システムは、車両１０の走行ログとして、位置Ｐｖごとの進行方位φｖを車両１０からデータセンター４０に送信するようになっている（図２のステップＳ７）。しかし、本発明の車線変更判定システムは、走行ログとして、位置Ｐｖごとの進行方位φｖだけでなく、速度Ｓｖ及びヨーレートωｖ、並びに、車線変更したと判定したときの位置Ｐｖ等を送信するように構成され得る。これにより、車線変更したと判定したときの位置Ｐｖをデータセンター４０に蓄積して分析し、意図しない車線変更が生じ易い場所を特定すると共に、その場所に向かう車両に事前警告を通知することも可能となる。

更に、実施システムは、車両１０に設けられた判定部１２において車線変更判定を行うようになっている（例えば、図２のステップＳ１４）。しかし、本発明の車線変更判定システムは、データセンター４０において車線変更判定を行うように構成され得る。具体的には、例えば、データセンター４０のデータ処理部４１が判定部１２の機能を更に担うように構成されてもよく、データ処理部４１とは別に判定部１２が設けられてもよい。なお、データセンター４０において車線変更判定を行う場合、車両１０の測定装置１１によって測定されたデータ群（車両１０の位置、速度およびヨーレート）及び／又は同データ群に基づいて算出される車両１０の進行方位が、車両１０からデータセンター４０に適切なタイミングにて送信されるように構成され得る。

１０〜３０…車両、１１…測定装置、１２…判定部、４０…データセンター、４１…データ処理部、５１…ネットワーク、５２…無線基地局

Claims (1)

1. 車両の位置、速度及びヨーレートを含むパラメータ群を測定可能な一又は複数の測定装置を有する車両と、前記車両と相互通信可能であって位置と道路方位とを対応付けたデータベースを有するデータセンターと、前記車両及び前記データセンターの少なくとも一方に設けられ且つ前記車両が車線変更を行ったか否かを判定する判定部と、を備える車線変更判定システムであって、
   前記判定部は、
   前記測定装置によって測定した前記パラメータ群に基づいて該車両の進行方位を推定すると共に、前記データセンターから前記車両の位置における道路方位を取得し、
   前記進行方位と前記道路方位とがなす角度である相対進行角度と、前記車両の速度と、に基づいて該車両の道路に対する相対横移動量を算出し、
   前記相対横移動量を経時的に積算した積算値が所定の閾値以上となった場合、前記車両が車線変更を行ったと判定する、
   車線変更判定システム。
   
   

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