JP2018032143A - 車両制御システム、自車位置算出装置、車両制御装置、自車位置算出プログラム及び車両制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】世界の殆どの地域を１つの系で表現すると共に、実距離や実方位を対応付ける際に煩雑な座標系変換を不要とすることで、自車位置を利用する車両制御を適切に行う。
【解決手段】車両制御システム１は、正角性を有し且つ世界の殆どの地域を１つの系で表現する正角図法による地図投影法で投影した座標系を用い、地図上での自車位置を算出する自車位置算出部４ｃと、正角性を有し且つ世界の殆どの地域を１つの系で表現する正角図法による地図投影法で投影した座標系を用い、自車位置算出部４ｃにより算出された自車位置を利用して車両制御を行う車両制御部８ｃと、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両制御システム、自車位置算出装置、車両制御装置、自車位置算出プログラム及び車両制御プログラムに関する。

自動運転システムや先進運転システム（ＡＤＡＳ：Advanced Driver Assistance System）等の自車位置を利用して車両制御を行うシステムでは、デジタル地図上の自車位置から、デジタル地図上の地物の位置と、カメラやミリ波やＬＩＤＡＲ（LIght Detection And Ranging）等により計測した自車周辺の地物の位置とを対応付ける必要がある。一般的に世界を表現するデジタル地図は地理座標系（即ち緯度経度）で表現され、カメラやミリ波やＬＩＤＡＲ等により計測した実距離や実方位は車両中心座標系と相性の良い平面直角座標系で表現される。そのため、地理座標系と平面直角座標系との間で自車位置を示す自車位置データを交換する際には座標系変換が必要となる。又、平面直角座標系は１つの系で表現し得る範囲が複数の都道府県程度の狭い範囲に限られ、系を跨った区間では座標系変換の変換結果が系毎に異なり、実距離や実方位を対応付けることができない問題がある。

座標系変換が必要となる問題に対し、特許文献１には、座標で示される２点の間隔を距離でなく角度で算出し、複雑な座標系変換を必要とする距離の計算を回避する技術が開示されている。又、１つの系で表現し得る範囲が狭い範囲に限られる問題に対し、特許文献２には、建物や敷地を分割して計測し、複数の部分地図を接合して環境地図を構成する技術が開示されている。

特開２００９−２５０７１３号公報 特開２０１０−０９２１４７号公報

しかしながら、特許文献１では、距離そのものを算出することができないので、距離や角度が必要となる場合に適用することができず、距離や角度が必要となる場合には国土地理院から提示されている煩雑な座標系変換が必要となる。又、特許文献２では、計測対象の領域が数キロメートルに限定された狭い範囲であれば平面に投影した場合でも誤差は小さく抑えられるが、地球全域のような領域を想定すると全体を１つの系で表現することができない。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、世界の殆どの地域を１つの系で表現すると共に、実距離や実方位を対応付ける際に煩雑な座標系変換を不要とすることで、自車位置を利用する車両制御を適切に行うことができる車両制御システム、自車位置算出装置、車両制御装置、自車位置算出プログラム及び車両制御プログラムを提供することにある。

請求項１に記載した発明によれば、自車位置算出部（４ｃ，３３ｃ）は、正角性を有し且つ世界の殆どの地域を１つの系で表現する正角図法による地図投影法で投影した座標系を用い、地図上での自車位置を算出する。車両制御部（８ｃ，３３ｄ）は、正角性を有し且つ世界の殆どの地域を１つの系で表現する正角図法による地図投影法で投影した座標系を用い、自車位置算出部により算出された自車位置を利用して車両制御を行う。

地図上での自車位置を算出する座標系と、自車位置を利用して車両制御を行う座標系とを、正角性を有し且つ世界の殆どの地域を１つの系で表現する正角図法による地図投影法で投影した座標系で統一した。これにより、世界の殆どの地域を１つの系で表現すると共に、実距離や実方位を対応付ける際に煩雑な座標系変換を不要とすることで、自車位置を利用する車両制御を適切に行うことができる。

本発明の第１の実施形態を示す機能ブロック図 フローチャート フローチャート 本発明の第２の実施形態を示す機能ブロック図 本発明の第３の実施形態を示す機能ブロック図 本発明の第４の実施形態を示す機能ブロック図 本発明の第５の実施形態を示す機能ブロック図 本発明の第６の実施形態を示す機能ブロック図

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１から図３を参照して説明する。車両制御システム１は、自車位置算出装置２と車両制御装置３とがデータ通信可能に構成されている。自車位置算出装置２は、制御部４と、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）／ＤＲ（Dead Reckoning）部５と、地図データ記憶部６と、自律航法部７とを有する。ＧＮＳＳ／ＤＲ部５は、ジャイロセンサ、加速度センサ等の各種自律センサに対し、ＧＮＳＳ単独測位の精度に応じた校正を行い、各種自律センサの検出精度を高め、その検出精度を高めた各種自律センサにより連続した相対軌跡形状を生成する。そして、ＧＮＳＳ／ＤＲ部５は、ＧＮＳＳ単独測位の位置精度及び方位精度に応じたＧＮＳＳ単独測位の位置及び方位と相対軌跡形状との複合により、ＧＮＳＳ単独測位の可否に依存しない連続した測位データを算出し、その算出した測位データと連続した相対軌跡形状とを制御部４に出力する。ＧＮＳＳ／ＤＲ部５から制御部４に出力される測位データは地理座標系のデータである。

地図データ記憶部６は、地図データを記憶しており、その記憶している地図データを制御部４に出力する。地図データ記憶部６から制御部４に出力される地図データは地理座標系のデータである。自律航法部７は、自律航法に関する自律航法データを制御部４に出力する。自律航法部７から制御部４に出力される自律航法データは車両中心座標系のデータである。

制御部４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＩ／Ｏ（Input／Output）を有するマイクロコンピュータにより構成されている。制御部４は、非遷移的実体的記録媒体に格納されているコンピュータプログラムを実行することで、コンピュータプログラムに対応する処理を実行し、自車位置算出装置２の動作全般を制御する。

制御部４は、本発明に関連する機能として、座標系変換部４ａと、補正部４ｂと、自車位置算出部４ｃと、自車位置出力部４ｄとを有する。これらの各部４ａ〜４ｄは制御部４が実行する自車位置算出プログラムにより構成されており、ソフトウェアにより実現されている。座標系変換部４ａは、地理座標系のデータに対して座標系変換を行う。即ち、ＧＮＳＳ／ＤＲ部５から入力する測位データと地図データ記憶部６から入力する地図データとに対して座標系変換を行う。補正部４ｂは、車両中心座標系のデータに対して軸合わせ及び距離係数の補正を行う。即ち、補正部４ｂは、自律航法部７から入力する自律航法データに対して軸合わせ及び距離係数の補正を行う。

自車位置算出部４ｃは、正角性を有し且つ世界の殆どの地域を１つの系で表現する正角図法による地図投影法で投影した座標系を用い、ＧＮＳＳ／ＤＲ部５から入力されて座標系変換部４ａにより座標系変換された測位データと、地図データ記憶部６から入力されて座標系変換部４ａにより座標系変換された地図データと、自律航法部７から入力されて補正部４ｂにより軸合わせ及び距離係数が補正された自律航法データとより、地図上での自車位置を算出する。正角性を有し且つ世界の殆どの地域を１つの系で表現する正角図法とは、例えばメルカトル図法である。メルカトル図法は、緯度８５度以上の地域（即ち極地）では距離及び面積の歪が相対的に大きいが、緯度８５度未満の地域（即ち極地以外）では距離及び面積の歪が相対的に小さい特性がある。自車位置出力部４ｄは、自車位置算出部４ｃにより算出された自車位置を示す自車位置データと当該自車位置の周辺地図を示す周辺地図データとを車両制御装置３に出力する。自車位置データと周辺地図データとは地図投影座標系のデータである。

車両制御装置３は、制御部８と、センシング部９とを有する。センシング部９は、カメラ、ミリ波レーダ、ＬＩＤＡＲ（LIght Detection And Ranging）等のセンサであり、自車の前方において物体（例えば先行車両や歩行者）の存在を検知し、その検知結果を示すセンサデータを制御部８に出力する。センシング部９から制御部８に出力されるセンサデータは車両中心座標系のデータである。

制御部８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏを有するマイクロコンピュータにより構成されている。制御部８は、非遷移的実体的記録媒体に格納されているコンピュータプログラムを実行することで、コンピュータプログラムに対応する処理を実行し、車両制御装置３の動作全般を制御する。制御部８は、本発明に関連する機能として、補正部８ａと、自車位置入力部８ｂと、車両制御部８ｃとを有する。これらの各部８ａ〜８ｃは制御部８が実行する車両制御プログラムにより構成されており、ソフトウェアにより実現されている。

補正部８ａは、車両中心座標系のデータに対して軸合わせ及び距離係数の補正を行う。即ち、補正部４ｂは、センシング部９から入力するセンサデータに対して軸合わせ及び距離係数の補正を行う。自車位置入力部８ｂは、自車位置算出装置２から自車位置データと周辺地図データとを入力する。車両制御部８ｃは、正角性を有し且つ世界の殆どの地域を１つの系で表現する正角図法による地図投影法で投影した座標系を用い、自車位置入力部８ｂにより入力された自車位置データにより示される自車位置を利用して車両制御を行う。具体的に説明すると、車両制御部８ｃは、例えばアクセルの開度、ブレーキの油圧、ステアリングの操舵角度を制御し、自動運転を制御する。

次に、上記した構成の作用について図２及び図３を参照して説明する。自車位置算出装置２の制御部４は本発明に関連して自車位置算出処理を行い、車両制御装置３の制御部８は本発明に関連して車両制御処理を行う。

（１）自車位置算出処理
自車位置算出装置２において、制御部４は、自車位置算出処理を開始すると、ＧＮＳＳ／ＤＲ部５から入力する測位データと地図データ記憶部６から入力する地図データとの地理座標系のデータに対して座標系変換を行う（Ａ１）。制御部４は、自律航法部７から入力する自律航法データの車両中心座標系のデータに対して軸合わせ及び距離係数の補正を行う（Ａ２）。制御部４は、ＧＮＳＳ／ＤＲ部５から入力されて座標系変換部４ａにより座標系変換された測位データと、地図データ記憶部６から入力されて座標系変換部４ａにより座標系変換された地図データと、自律航法部７から入力されて補正部４ｂにより軸合わせ及び距離係数が補正された自律航法データとより、地図上での自車位置を算出する（Ａ３、自車位置算出手順に相当する）。制御部４は、算出した自車位置を示す自車位置データと当該自車位置の周辺地図を示す周辺地図データとを車両制御装置３に出力し（Ａ４、自車位置出力手順に相当する）、自車位置算出処理を終了する。

（２）車両制御処理
車両制御装置３において、制御部８は、車両制御処理を開始すると、センシング部９から入力するセンサデータの車両中心座標系のデータに対して軸合わせ及び距離係数の補正を行う（Ｂ１）。制御部８は、自車位置算出装置２から自車位置データと周辺地図データとを入力する（Ｂ２、自車位置入力手順に相当する）。制御部８は、正角性を有し且つ世界の殆どの地域を１つの系で表現する正角図法による地図投影法で投影した座標系を用い、入力した自車位置データにより示される自車位置を利用して車両制御を行い（Ｂ３、車両制御手順に相当する）、車両制御処理を終了する。

以上説明したように第１の実施形態によれば、次に示す効果を得ることができる。
車両制御システム１において、自車位置算出装置２における地図上での自車位置を算出する座標系と、車両制御装置３における自車位置を利用して車両制御を行う座標系とを、正角性を有し且つ世界の殆どの地域を１つの系で表現する正角図法による地図投影法で投影した座標系で統一するようにした。これにより、世界の殆どの地域を１つの系で表現すると共に、実距離や実方位を対応付ける際に煩雑な座標系変換を不要とすることで、自車位置を利用する車両制御を適切に行うことができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について図４を参照して説明する。尚、前述した第１の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。第１の実施形態は、地図データ記憶部６が地図データを地理座標系のデータで記憶している構成であるが、第２の実施形態は、地図データ記憶部が地図データを地図投影座標系のデータで記憶している構成である。

車両制御システム１１は、自車位置算出装置１２と車両制御装置３とがデータ通信可能に構成されている。自車位置算出装置１２の地図データ記憶部１３は、地図データを地図投影座標系のデータで記憶している。第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。又、制御部４において地図データ記憶部１３から入力する地図データに対して座標系変換を行う必要がなくなり、自車位置算出装置１２の負荷を軽減することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について図５を参照して説明する。尚、前述した第１の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。第１の実施形態は、地図データ記憶部６が自車位置算出装置２の内部に設けられている構成であるが、第３の実施形態は、地図データ記憶部が自車位置算出装置の外部に設けられている構成である。

車両制御システム２１は、自車位置算出装置２２と車両制御装置３とがデータ通信可能に構成されており、地図データサーバ２３と自車位置算出装置２２とがデータ通信可能に構成されている。地図データサーバ２３は、第１の実施形態で説明した地図データ記憶部６と同等の地図データ記憶部２４を有する。地図データサーバ２３は、物理的な実体がある物理サーバでも良いし、物理的な実体がない仮想的なクラウドサーバでも良い。第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。又、自車位置算出装置２２が地図データ記憶部を有する必要がなくなり、自車位置算出装置２２の構成を簡素化することができる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について図６を参照して説明する。尚、前述した第３の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。第３の実施形態は、地図データサーバ２３の地図データ記憶部２４が地図データを地理座標系のデータで記憶している構成であるが、第４の実施形態は、地図データサーバの地図データ記憶部が地図データを地図投影座標系のデータで記憶している構成である。

地図データサーバ２５の地図データ記憶部２６は、地図データを地図投影座標系のデータで記憶している。第４の実施形態によれば、第３の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。又、制御部４において地図データサーバ２５から入力する地図データに対して座標系変換を行う必要がなくなり、自車位置算出装置２２の負荷を軽減することができる。

（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について図７を参照して説明する。尚、前述した第１の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。第１の実施形態は、地図上での自車位置を算出する自車位置算出装置２と、自車位置を利用して車両制御を行う車両制御装置３とが別々の装置として設けられている構成であるが、第４の実施形態は、地図上での自車位置を算出する機能と自車位置を利用して車両制御を行う機能とが同一の装置に設けられている構成である。

車両制御システム３１は、車両装置３２を有する。車両装置３２は、制御部３３と、ＧＮＳＳ／ＤＲ部３４と、地図データ記憶部３５と、自律航法部３６と、センシング部３７とを有する。各部３４〜３７は、第１の実施形態で説明した各部５〜９とそれぞれ同等である。制御部３３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏを有するマイクロコンピュータにより構成されている。制御部３３は、本発明に関連する機能として、第１の実施形態で説明した座標系変換部４ａと、補正部４ｂ，８ａと、自車位置算出部４ｃと、車両制御部８ｃとそれぞれ同等の座標系変換部３３ａと、補正部３３ｂと、自車位置算出部３３ｃと、車両制御部３３ｄとを有する。

第５の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。即ち、地図上での自車位置を算出する機能と自車位置を利用して車両制御を行う機能とが同一の装置に設けられている構成でも、それぞれの座標系を、正角性を有し且つ世界の殆どの地域を１つの系で表現する正角図法による地図投影法で投影した座標系で統一することで、自車位置を利用する車両制御を適切に行うことができる。

（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態について図８を参照して説明する。尚、前述した第５の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。第５の実施形態は、地図データ記憶部３５が地図データを地理座標系のデータで記憶している構成であるが、第６の実施形態は、地図データ記憶部が地図データを地図投影座標系のデータで記憶している構成である。

車両制御システム４１は、車両装置４２を有する。車両装置４２は、制御部３３と、ＧＮＳＳ／ＤＲ部３４と、地図データ記憶部４３と、自律航法部３６と、センシング部３７とを有する。地図データ記憶部４３は、地図データを地図投影座標系のデータで記憶している。第６の実施形態によれば、第５の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。又、制御部３３において地図データ記憶部４３から入力する地図データに対して座標系変換を行う必要がなくなり、車両装置４２の負荷を軽減することができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記した実施形態で例示したものに限定されることなく、その範囲を逸脱しない範囲で任意に変形又は拡張することができる。
正角性を有し且つ世界の殆どの地域を１つの系で表現する正角図法としてメルカトル図法を例示したが、正角性を有し且つ世界の殆どの地域を１つの系で表現する正角図法であれば、メルカトル図法以外の図法でも良い。
複数の実施形態を組み合わせても良い。例えば第２の実施形態と第３の実施形態とを組み合わせ、地図データサーバの地図データ記憶部が地図データを地図投影座標系のデータで記憶している構成でも良い。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、更には、それらに一要素のみ、それ以上、或いはそれ以下を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

図面中、１，１１，２１，３１，４１は車両制御システム、２、１２，２２は自車位置算出装置、３は車両制御装置、３２，４２は車両装置、４，８，３３は制御部、４ａ，３３ａは座標系変換部、４ｂ，８ａ，３３ｂは補正部、４ｃ，３３ｃは自車位置算出部、４ｄは自車位置出力部、８ｂは自車位置入力部、８ｃ，３３ｄは車両制御部である。

Claims (10)

1. 地図上での自車位置を算出し、その算出した自車位置を利用して車両制御を行う車両制御システム（１，１１，２１，３１，４１）であって、
   正角性を有し且つ世界の殆どの地域を１つの系で表現する正角図法による地図投影法で投影した座標系を用い、地図上での自車位置を算出する自車位置算出部（４ｃ，３３ｃ）と、
   正角性を有し且つ世界の殆どの地域を１つの系で表現する正角図法による地図投影法で投影した座標系を用い、前記自車位置算出部により算出された自車位置を利用して車両制御を行う車両制御部（８ｃ，３３ｄ）と、を備えた車両制御システム。
2. 請求項１に記載した車両制御システムにおいて、
   前記自車位置算出部は、メルカトル図法による地図投影法で投影した座標系を用い、地図上での自車位置を算出し、
   前記車両制御部は、メルカトル図法による地図投影法で投影した座標系を用い、前記自車位置算出部により算出された自車位置を利用して車両制御を行う車両制御システム。
3. 請求項１又は２に記載した車両制御システムにおいて、
   地理座標系のデータに対して座標系変換を行う座標系変換部（４ａ，３３ａ）を備えた車両制御システム。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載した車両制御システムにおいて、
   車両中心座標系のデータに対して軸合わせ及び距離係数の補正を行う補正部（４ｂ，８ａ、３３ｂ）を備えた車両制御システム。
5. 請求項１から４の何れか一項に記載した車両制御システム（１，１１，２１）において、
   前記自車位置算出部（４ｃ）が自車位置算出装置（２，１２，２２）に設けられ、
   前記車両制御部（８ｃ）が車両制御装置（３）に設けられている車両制御システム。
6. 請求項１から４の何れか一項に記載した車両制御システム（３１，４１）において、
   前記自車位置算出部（３３ｃ）と前記車両制御部（３３ｄ）とが同一の車両装置（３２，４２）に設けられている車両制御システム。
7. 自車位置を利用して車両制御を行う車両制御装置（３）と共に車両制御システム（１，１１，２１）を構成する自車位置算出装置（２，１２，２２）であって、
   正角性を有し且つ世界の殆どの地域を１つの系で表現する正角図法による地図投影法で投影した座標系を用い、地図上での自車位置を算出する自車位置算出部（４ｃ）と、
   前記自車位置算出部により算出された自車位置を前記車両制御装置に出力する自車位置出力部（４ｄ）と、を備えた自車位置算出装置。
8. 地図上での自車位置を算出する自車位置算出装置（２，１２，２２）と共に車両制御システム（１，１１，２１）を構成する車両制御装置（３）であって、
   前記自車位置算出装置から自車位置を入力する自車位置入力部（８ｂ）と、
   正角性を有し且つ世界の殆どの地域を１つの系で表現する正角図法による地図投影法で投影した座標系を用い、前記自車位置入力部により入力された自車位置を利用して車両制御を行う車両制御部（８ｃ）と、を備えた車両制御装置。
9. 自車位置を利用して車両制御を行う車両制御装置（３）と共に車両制御システム（１，１１，２１）を構成する自車位置算出装置（２、１２，２２）の制御部（４）に、
   正角性を有し且つ世界の殆どの地域を１つの系で表現する正角図法による地図投影法で投影した座標系を用い、地図上での自車位置を算出する自車位置算出手順と、
   前記自車位置算出手順により算出した自車位置を前記車両制御装置に出力する自車位置出力手順と、を実行させる自車位置算出プログラム。
10. 地図上での自車位置を算出する自車位置算出装置（２，１２，２２）と共に車両制御システム（１，１１，２１）を構成する車両制御装置（３）の制御部（８）に、
    前記自車位置算出装置から自車位置を入力する自車位置入力手順と、
    正角性を有し且つ世界の殆どの地域を１つの系で表現する正角図法による地図投影法で投影した座標系を用い、前記自車位置入力手順により入力した自車位置を利用して車両制御を行う車両制御手順と、を実行させる車両制御プログラム。

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