JP2018132689A - 地図データ、地図データ作成装置、地図データ作成プログラム、地図データ使用装置、地図データ使用プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1には、道路ネットワークを数値情報として格納したディジタル地図を用いて、車両の位置検出および目的地までの最適経路計算を行う経路探索装置において、管理区域毎に地図データを記憶している地図データ記憶手段と、該地図データ記憶手段により記憶されている管理区域毎の地図データのノードデータのソートを行う際の基準として経度または緯度を選択し、選択した経度または緯度の座標軸と平行な分割線により前記管理区域内を複数の分割エリアに分けて管理するエリア管理手段と、該エリア管理手段により分けられた前記各分割エリアと対応して、前記選択した経度または緯度の座標値の昇順または降順にノードデータがソートされたサブテーブルを構成し、該サブテーブルで前記ノードデータを管理するノードデータ管理手段と、検索の基準点となる座標が与えられた場合に、前記基準点を中心とした検索範囲と重なりを持つ分割エリアを選択するエリア検出手段と、該エリア検出手段により選択された各分割エリアに対応したノードデータの中から前記検索範囲内にあるノードを取り出すノード検出手段とを備えた経路探索装置が開示されている。
本発明の第2の態様による地図データ作成装置は、上記地図データを作成する地図データ作成装置であって、前記所定地域に含まれる道路の情報を読み込む入力部と、前記入力部が読み込んだ前記道路の情報から前記道路管理情報を抽出する道路情報抽出部と、前記入力部が読み込んだ前記道路の情報から前記検索管理情報を抽出する検索情報抽出部と、前記道路情報抽出部が抽出する前記道路管理情報および検索情報抽出部が抽出する前記検索管理情報を前記地図データとして出力する出力部と、を備える。
本発明の第3の態様による地図作成プログラムは、上記地図データを作成する地図データ作成プログラムであって、コンピュータに、前記所定地域に含まれる道路の情報を読み込ませることと、前記コンピュータが読み込んだ前記道路の情報から前記道路管理情報を抽出させることと、前記コンピュータが読み込んだ前記道路の情報から前記検索管理情報を抽出させることと、前記道路管理情報および前記検索管理情報を前記地図データとして出力させることとを実行させる。
本発明の第4の態様による地図データ使用装置は、上記地図データを使用する地図データ使用装置であって、前記地図データを読み込む入力部と、現在位置を取得する位置取得部と、前記所定地域内で前記現在位置が含まれる領域を前記第1の領域として特定する領域特定部と、前記検索管理情報を用いて前記現在位置の周囲に存在する道路を抽出する道路抽出部とを備える。
本発明の第5の態様による地図使用プログラムは、上記地図データを使用する地図データ使用プログラムであって、コンピュータに、前記地図データを読み込ませることと、現在位置を取得させることと、前記所定地域内で前記現在位置が含まれる領域を前記第1の領域として特定させることと、前記検索管理情報を用いて前記現在位置の周囲に存在する道路を抽出させることとを実行させる。
以下、図1〜図9を参照して、本発明に係る制御地図生成装置の第1の実施の形態を説明する。
図1は本発明に係る制御地図生成装置を含む自動運転システム100の構成を示す図である。自動運転システム100は、人間によって運転され道路に関する情報を収集する情報収集車10と、基礎的な道路の情報である基地図6を抽出するデータ解析装置20と、基地図6を用いて自動運転に適した制御地図7を生成する制御地図生成装置30と、制御地図7を用いて自動運転を行う自動運転車40とから構成される。情報収集車10が収集した基礎情報5はデータ解析装置20に提供され、データ解析装置20が生成した基地図6は制御地図生成装置30に提供され、制御地図生成装置30が生成した制御地図7は自動運転車40に提供される。それぞれの情報が提供される手段は、有線または無線による通信を用いた自動伝送でもよいし、人手を介した通信または記憶媒体を用いた情報の移送でもよい。
情報収集車10は情報収集車センサ11および情報収集車記憶部12を備える。情報収集車センサ11は情報収集車10が走行する道路に関する情報を収集するセンサであり、少なくとも地球上の位置を特定できるセンサ、たとえば衛星航法システムにおける受信機であるGPS受信機を含む。情報収集車センサ11には、方位角センサ、車速センサ、三次元レーザスキャナなどがさらに含まれてもよい。情報収集車記憶部12は書き込みが可能な記憶領域であり、たとえばフラッシュメモリやハードディスクドライブ(HDD)などである。情報収集車10は、情報収集車センサ11が出力する道路に関する情報を基礎情報5として情報収集車記憶部12に蓄積する。基礎情報5はたとえば、情報収集車10が所定距離、または所定時間移動するごとに取得した情報収集車10の位置情報を時系列順に並べたものであり、この情報を用いて少なくとも道路の形状を緯度と経度との関係で復元できる。この収集された道路の位置情報はデータ解析装置20に提供される。
データ解析装置20は、CPU21、RAM22、および解析記憶部23を備える計算機である。データ解析装置20は、CPU21が解析記憶部23に格納されたプログラムをRAM22に展開して実行することにより、情報収集車10が収集した基礎情報5を用いて既知の手法により基地図6を生成する。解析記憶部23はたとえばフラッシュメモリ、HDDなどである。基地図6の構成は後述する。
制御地図生成装置30は、CPU31、RAM32、および生成記憶部33を備える計算機である。制御地図生成装置30は、CPU31が生成記憶部33に格納されたプログラムをRAM32に展開して実行することにより、データ解析装置20が生成した基地図6に基づき制御地図7を生成する。生成記憶部33はたとえばフラッシュメモリ、HDDなどである。制御地図7の構成は後述する。
自動運転車40は、周辺センサ41と、GPS受信機42と、走行制御装置43とを備える。自動運転車40は、周辺センサ41およびGPS受信機42から得られた情報に基づく走行制御装置43の演算により自動で走行する。周辺センサ41は、自動運転車40の周囲の情報を収集するセンサ、たとえばカメラやレーザスキャナである。走行制御装置43は、制御記憶部44と、CPU45と、RAM46とを備える。制御記憶部44は、少なくとも読み込みが可能な記憶領域であり、たとえばフラッシュメモリ、HDD、ROMなどである。制御記憶部44には、制御地図7および不図示のプログラムが格納される。CPU45は、制御記憶部44に格納されたプログラムをRAM46に展開して実行することにより以下の処理を行う。すなわち自動運転車40は、設定された目的地へ到達する走行経路を算出し、前述の制御地図7を参照しながら算出した走行経路に沿って走行する。
図3はノードおよびリンクの一例を示す図である。図3では、南北方向が北緯35度から北緯38度、東西方向が東経136度から東経139度の範囲を1度ごとのメッシュに区切った例を示している。すなわち図3における基地図メッシュサイズは1度である。図3ではノードを丸、リンクを太線、メッシュの境界を細線で表している。メッシュには図示左下から右上にかけてM1〜M9の符号を割り当て、以下ではこれを「メッシュID」と呼ぶ。ノードにはN1〜N22の符号を割り当て、以下ではこれを「ノードID」と呼ぶ。リンクには各リンクが属するメッシュのIDと関連付けてたとえば「L6−1」のように符号を割り当て、以下ではこれを「リンクID」と呼ぶ。
図4は、図3に対応する基地図6の一例を示す図である。基地図6は、メッシュ管理データ61と道路管理データ62から構成される。メッシュ管理データ61は、メッシュの範囲を示す複数のエリアデータから構成される。それぞれのエリアデータはメッシュIDとの対応が明示され、たとえばM5エリアデータにはメッシュM5の範囲が格納される。それぞれのエリアデータは、各メッシュの北端、南端、西端、および東端を示す情報から構成される。たとえばM5エリアデータは、メッシュM5の北端である37度、南端である36度、西端である137度、および東端である138度から構成される。なお、エリアデータとメッシュIDとの対応付けは、エリアデータの名称にメッシュIDを含める方法に限定されず、エリアデータを構成する要素に対応するメッシュIDを示す情報を含める方法などを用いてもよい。
図5は、図3に対応する制御地図7の一例を示す図である。制御地図7は、メッシュ管理データ71と道路管理データ72と検索管理データ73とから構成される。メッシュ管理データ61とメッシュ管理データ71の構造は同一であり、道路管理データ62と道路管理データ72の構造は同一なので、図5に示す例ではメッシュ管理データ71および道路管理データ72の詳細を省略している。制御地図7におけるメッシュの大きさを「制御地図メッシュサイズ」と呼ぶ。基地図メッシュサイズと制御地図メッシュサイズは異なっていてもよいが、本実施の形態では両者を同一とする。したがって、本実施の形態ではメッシュ管理データ61とメッシュ管理データ71は構造だけでなく格納されるデータも同一であり、道路管理データ62と道路管理データ62に格納されるデータも同一である。
制御地図生成装置30は前述のとおり道路情報抽出部82と、検索情報抽出部83と、変換部85とを備える。以下に説明するように、変換部85がメッシュ管理データ71を生成し、道路情報抽出部82が道路管理データ72を生成し、検索情報抽出部83が検索管理データ73を生成する。メッシュ管理データ71は、道路管理データ72および検索管理データ73に先立って作成される。
図7は、検索情報抽出部83による検索管理データ73の作成を示すフローチャートである。以下に説明する各ステップの実行主体は制御地図生成装置30のCPU31である。ステップS302では、CPUは、基地図6のメッシュ管理データ61に含まれるメッシュから処理対象とするメッシュを1つ選択し、ステップS304〜S316の処理を実行する。ステップS316の実行が完了すると次のメッシュを処理対象として再びステップS304〜S316を実行する。以下では、ステップS302において処理対象に選択するメッシュをメッシュPと呼ぶ。
図8および図9を用いて自動運転車40の走行制御装置43による位置推定処理を説明する。以下に説明するフローチャートの各ステップの実行主体は、自動運転車40のCPU45である。
図8のステップS402では、GPS受信機42が出力する位置情報、すなわち自動運転車40の概略位置を示す位置情報を読み込む。続くステップS404では、道路情報読込範囲、すなわち概略位置を中心とした距離L以内の範囲に含まれるリンクを特定し特定したリンクの情報を読み込む。本ステップの詳細は図9を用いて説明する。続くステップS408では周辺センサ41の出力、たとえばカメラが撮影して得られた画像やレーザスキャナが取得した障害物情報を読み込む。続くステップS410ではステップS404において位置推定に使用すると判断されたリンクの形状と、ステップS408において読み込んだ周辺センサ41の出力のマッチングを行い、既知の手法により自動運転車40の位置を推定する。以上で図8のフローチャートを終了する。
(1)制御地図7は、所定地域の地図に関する地図データであって、所定地域を格子状に区切った第1の領域、すなわちメッシュ内に含まれる道路の情報である道路管理データ72、およびメッシュの領域を包含してメッシュの領域よりも広い第2の領域、すなわち全体検索範囲に含まれる道路を検索するための検索管理データ73が格納される。
制御地図7は、地図をメッシュ状に区切り各メッシュについて、メッシュ内だけでなくその周辺も含む全体検索範囲のリンクを検索するための検索管理情報を有するので、メッシュ内とその周辺のリンクを対象とした検索を容易に実行できる。換言すると制御地図7は領域ごと、すなわちメッシュごとにリンクの情報が格納されているが、メッシュの内部だけでなくメッシュの周辺を含めたリンクを対象とする検索を容易に実行できる。仮に制御地図7ではなく基地図6を用いる場合は、注目しているメッシュの周辺に存在する各メッシュから個別にリンクを読み込み、それらのリンクのそれぞれについて位置の条件を満たすか否かを個別に判断する必要がある。しかし制御地図7を用いる場合にはそのような判断が不要である。したがって走行制御装置43は、詳細な位置推定に必要なリンクの情報を迅速に収集することができ、自動運転車40の高速走行に対応できる。
そのため、検索対象である自動運転車40の概略位置から距離L以内に存在するリンクは検索管理データ73に含まれるので、容易に検索を行うことができる。
上述した実施の形態では、制御地図7から読みだすリンクの情報は、GPS受信機42の出力に基づく概略位置を基準としたが(図8のステップS402、図9のステップS422)、直前に算出した詳細位置(図8のステップS410)を基準としてもよい。
上述した実施の形態では基地図6と制御地図7のメッシュサイズは同一であったが、両者のメッシュサイズは異なっていてもよい。また制御地図生成装置30は、基地図6の代わりに基礎情報5を読み込んで制御地図7を作成してもよい。
検索管理データ73には道路管理データ72に含まれる情報が含まれなくてもよい。すなわち検索管理データ73に含まれるリンクIDから道路管理データ72に含まれるリンクのリンクIDを削除してもよい。図5の例で言えば、M5検索データはリンクL4−1,L6−1,L6−2,L8−1,およびL9−1であってもよい。この場合は走行制御装置43は、検索管理データ73から対象メッシュの検索データを読み込む際に対象メッシュの道路データも併せて読み込む。
制御地図生成装置30は生成記憶部33の代わりに通信インタフェース、たとえばLAN接続ポートを備え、通信インタフェースを介して基地図6の入力および制御地図7の出力を行ってもよい。
図10〜図13を参照して、本発明に係る制御地図生成装置の第2の実施の形態を説明する。以下の説明では、第1の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第1の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、検索データに各リンクのメッシュ内のおおよその位置も記録される点で、第1の実施の形態と異なる。
図10は、第2の実施の形態における制御地図7Aの一例を示す図である。第2の実施の形態における制御地図7Aは、メッシュ管理データ71と、道路管理データ72と、検索管理データ73Aとから構成される。メッシュ管理データ71および道路管理データ72の構成は第1の実施の形態と同様なので説明を省略する。検索管理データ73Aは複数の検索データから構成され、各検索データには、第1の実施の形態と同様のリンクIDに加えて、そのリンクIDにより示されるリンクのメッシュ内のおおよその位置(以下、「概略位置」と呼ぶ)の情報が格納される。制御地図生成装置30は、検索データにリンクIDを追加すると、そのリンクIDにより示されるリンクのメッシュ内の概略位置を特定し、検索データに追加する。
図12は、第2の実施の形態におけるリンク読み込み処理の詳細を示すフローチャートである。ステップS422からステップS426の処理は第1の実施の形態と同様なので説明を省略する。ステップS426の次に実行されるステップS452では、検索データから処理対象であるリンクVの概略位置を読み込む。続くステップS454では簡易判定を行い、リンクVの概略位置が自動運転車40の概略位置から所定の範囲内に存在するか否かを判断する。リンクの概略位置が所定の範囲内に存在する、すなわちリンクVの概略位置が自動運転車40から近いと判断する場合はステップS428に進む。リンクVの概略位置が所定の範囲内に存在しない、すなわちリンクVの概略位置が自動運転車40から遠いと判断する場合はステップS434に進む。この所定の範囲は道路情報読込範囲よりも広い。ステップS428以下の処理は第1の実施の形態と同様なので説明を省略する。
図11を参照して図12に示すステップS454〜S432の処理例を説明する。図11に示す符号100の三角は自動運転車40の概略位置を示す。図11に符号S1で示す一点鎖線の正方形は、上述した所定の範囲を示す。図11に符号S2で示す実線の円は道路情報読込範囲を示す。すなわち符号S2で示す円の半径はLである。ステップS454の簡易判定では符号S1で示す正方形と各リンクの概略位置が比較され、ステップS430では符号S2の円で示す道路情報読込範囲と各リンクの形状、すなわち各リンクの実線が比較される。
図13は、制御地図生成装置30による検索管理データ73Aの作成を示すフローチャートである。以下に説明する各ステップの実行主体は制御地図生成装置30のCPU31である。図13に示すフローチャートは、図7に示すフローチャートにおけるステップS312とステップS314との間に2ステップが追加されている。第1の実施の形態における図7と同一の処理には同一のステップ番号を付して説明を省略する。
(1)検索管理データ73Aには、全体検索範囲に含まれるリンクの概略位置が含まれる。そのため検索管理データ73Aを読み込んだ走行制御装置43がリンクの概略位置を読み込み、そのリンクが処理対象であるか否かを容易に判断することができる。
そのため走行制御装置43は、リンクの概略位置に基づき上記可能性を簡易に判断し、可能性がないと判断したリンクは詳細抽出部96の処理対象外とする。形状座標群を用いて現在位置から距離L以内に存在するか否かの判断は処理負荷が高いので、この判断を行う回数を削減することで走行制御装置43の処理負荷を低減することができる。
上述した第2の実施の形態において、リンクへの外接矩形に代えて外接円や外接多角形を用いてもよい。また、外接矩形の位置や大きさの分解能は、リンクの位置分解能と同等であってもよい。
図14〜図15を参照して、本発明に係る制御地図生成装置の第3の実施の形態を説明する。以下の説明では、第2の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第2の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、第2の実施の形態の構成から第1の実施の形態に特有の構成を除外する点で、第2の実施の形態と異なる。
図14は、第3の実施の形態における制御地図7Bの一例を示す図である。第3の実施の形態における制御地図7Bは、メッシュ管理データ71と、道路管理データ72と、検索管理データ73Bとから構成される。メッシュ管理データ71および道路管理データ72の構成は第1の実施の形態と同様なので説明を省略する。検索管理データ73Bは複数の検索データから構成され、各検索データには、メッシュ内に存在するリンクのリンクIDに加えて、そのリンクIDにより示されるリンクの概略位置の情報が格納される。すなわち第2の実施の形態とは異なり、メッシュ外である拡張検索範囲に存在するリンクに関する情報は検索管理データ73Bには記録されない。
図15は、制御地図生成装置30による検索管理データ73Bの作成を示すフローチャートである。以下に説明する各ステップの実行主体は制御地図生成装置30のCPU31である。前述のとおり、本実施の形態では他のメッシュに含まれるリンクに関する情報は格納しないので、第1の実施の形態とは異なりステップS302〜S306を実行しない。
(1)検索管理データ73Bに記録されるリンクの概略位置はリンクの外接矩形の位置および大きさ、たとえば外接矩形の左下および右上の座標により表される。そのため、検索管理データ73Bを読み込んだ走行制御装置43は、リンクの形状を考慮せずに外接矩形との位置関係に基づき簡易な判断が可能となる。
上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
7、7A、7B … 制御地図
10 … 情報収集車
30 … 制御地図生成装置
33 … 生成記憶部
43 … 走行制御装置
44 … 制御記憶部
71 … メッシュ管理データ
72 … 道路管理データ
73、73A、73B … 検索管理データ
81 … 入力部
82 … 道路情報抽出部
83 … 検索情報抽出部
84 … 出力部
85 … 変換部
91 … 入力部
92 … 位置取得部
93 … 領域特定部
94 … 道路抽出部
95 … 概要抽出部
96 … 詳細抽出部
100 … 自動運転システム
Claims (14)
- 所定地域の地図に関する地図データであって、
前記所定地域を格子状に区切った第1の領域に含まれる道路の情報である道路管理情報、および前記第1の領域を包含して前記第1の領域よりも広い第2の領域に含まれる道路を検索するための検索管理情報が格納され、
前記道路管理情報は前記第1の領域に含まれる道路の位置の情報を含む地図データ。 - 請求項1に記載の地図データにおいて、
前記道路管理情報は前記第1の領域に含まれる道路の識別子を含み、
前記検索管理情報は前記第2の領域に含まれる道路の識別子を含む地図データ。 - 請求項1に記載の地図データにおいて、
前記検索管理情報には、前記第2の領域に含まれる道路の概略位置が含まれる地図データ。 - 請求項3に記載の地図データにおいて、
前記概略位置は、前記第2の領域に含まれる道路の外接矩形の位置および大きさにより表される地図データ。 - 請求項4に記載の地図データにおいて、
前記第2の領域に含まれて前記第1の領域には含まれない道路の概略位置は、当該道路の外接矩形の位置および大きさを前記第1の領域内の位置および大きさに変換して表される地図データ。 - 請求項3に記載の地図データにおいて、
前記概略位置の分解能は、前記道路管理情報における道路の位置の分解能よりも粗い地図データ。 - 請求項1に記載の地図データを作成する地図データ作成装置であって、
前記所定地域に含まれる道路の情報を読み込む入力部と、
前記入力部が読み込んだ前記道路の情報から前記道路管理情報を抽出する道路情報抽出部と、
前記入力部が読み込んだ前記道路の情報から前記検索管理情報を抽出する検索情報抽出部と、
前記道路情報抽出部が抽出する前記道路管理情報および検索情報抽出部が抽出する前記検索管理情報を前記地図データとして出力する出力部と、を備える地図データ作成装置。 - 請求項7に記載の地図データ作成装置において、
前記入力部が読み込む前記道路の情報は、前記所定地域を格子状に区切った領域ごとに分割されており、
前記道路情報抽出部は、前記入力部が読み込んだ前記道路の情報を前記第1の領域に含まれる道路の情報に変換して前記道路管理情報を抽出する地図データ作成装置。 - 請求項7に記載の地図データ作成装置において、
前記検索情報抽出部は、前記第2の領域に含まれる道路の概略位置をさらに算出し、算出した前記概略位置を前記検索管理情報に追加する地図データ作成装置。 - 請求項1に記載の地図データを作成する地図データ作成プログラムであって、
コンピュータに、
前記所定地域に含まれる道路の情報を読み込ませることと、
前記コンピュータが読み込んだ前記道路の情報から前記道路管理情報を抽出させることと、
前記コンピュータが読み込んだ前記道路の情報から前記検索管理情報を抽出させることと、
前記道路管理情報および前記検索管理情報を前記地図データとして出力させることとを実行させるための地図データ作成プログラム。 - 請求項1に記載の地図データを使用する地図データ使用装置であって、
前記地図データを読み込む入力部と、
現在位置を取得する位置取得部と、
前記所定地域内で前記現在位置が含まれる領域を前記第1の領域として特定する領域特定部と、
前記検索管理情報を用いて前記現在位置の周囲に存在する道路を抽出する道路抽出部とを備える地図データ使用装置。 - 請求項11に記載の地図データ使用装置において、
前記道路抽出部は前記現在位置から第1の距離以内に存在する道路を抽出し、
前記第1の領域の外縁部から前記第2の領域の外縁部までの最短距離は、前記第1の領域の全周にわたって第2の距離以上であり、
前記第1の距離は前記第2の距離以下である地図データ使用装置。 - 請求項11に記載の地図データ使用装置において、
前記検索管理情報には前記第2の領域に含まれる道路の概略位置が含まれ、
前記道路管理情報には前記第1の領域に含まれる道路の形状情報が含まれ、
前記道路抽出部は、前記概略位置を用いて前記現在位置から第1の距離以内に存在する可能性がある道路を抽出する概要抽出部と、前記形状情報を用いて前記現在位置から前記第1の距離以内に存在する道路を前記概要抽出部が抽出した道路の中から抽出する詳細抽出部とを含む地図データ使用装置。 - 請求項1に記載の地図データを使用する地図データ使用プログラムであって、
コンピュータに、
前記地図データを読み込ませることと、
現在位置を取得させることと、
前記所定地域内で前記現在位置が含まれる領域を前記第1の領域として特定させることと、
前記検索管理情報を用いて前記現在位置の周囲に存在する道路を抽出させることとを実行させるための地図データ使用プログラム。
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