JP2019184543A - 車両位置推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車専用道路の出入口付近において車両の位置を精度良く推定することができる車両位置推定装置を提供する。【解決手段】車両位置推定装置１は、複数の出入口レーンＦを有する自動車専用道路Ｔの出入口Ｅに互いに並設された複数のゲートＧにそれぞれ設けられた複数の路側機Ｓのうち、車両Ｖが通過するゲートＧに設けられた路側機Ｓと無線通信して当該ゲートＧに関するゲート情報を取得する車載の通信部２０と、通信部２０により取得されたゲート情報に基づいて、自動車専用道路Ｔの幅方向における車両Ｖの位置を推定する位置推定部１１と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、車両位置推定装置に関する。

特許文献１には、高速道路の出入口ゲートに設けられた路側アンテナとの間で車両が出入口ゲートを通過したことを示す情報を無線通信し、当該情報に基づいて、車両が高速道路を走行しているか否かを判定する装置が開示されている。

特開２００８−９０３４８号公報

ところで、例えば車両の自動運転等の走行制御を実行するために、車両周辺の道路の区画線等の道路情報に基づいて、道路上における車両の位置を特定することが行われている。しかし、自動車専用道路の出入口付近では、例えば区画線が路面に標示されていないなど、取得可能な道路情報が制限される場合がある。この場合、車両の位置を精度よく特定することができないおそれがある。

そこで、本開示は、自動車専用道路の出入口付近において車両の位置を精度良く推定することができる車両位置推定装置を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る車両位置推定装置は、複数の出入口レーンを有する自動車専用道路の出入口に互いに並設された複数のゲートにそれぞれ設けられた複数の路側機のうち、車両が通過するゲートに設けられた路側機と無線通信して当該ゲートに関するゲート情報を取得する車載の通信部と、通信部により取得されたゲート情報に基づいて、自動車専用道路の幅方向における車両の位置を推定する位置推定部と、を備える。

本開示の種々の態様によれば、自動車専用道路の出入口付近において車両の位置を精度良く推定することが可能となる。

図１は、第１実施形態に係る車両位置推定装置を示すブロック図である。 図２は、自動車専用道路の出入口付近を示す平面図である。 図３は、車両位置推定処理を示すフローチャートである。 図４は、第２実施形態に係る車両位置推定装置を示すブロック図である。 図５は、車両位置推定処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、例示的な実施形態について説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る車両位置推定装置１を示すブロック図である。図２は、自動車専用道路Ｔの出入口Ｅ付近を示す平面図である。図１及び図２に示されるように、車両位置推定装置１は、乗用車等の車両Ｖに搭載され、自動車専用道路Ｔの出入口Ｅ付近において車両Ｖの位置を推定する装置である。

自動車専用道路Ｔは、出入口Ｅにより一般道路Ｒと区切られている。自動車専用道路Ｔは、第１自動車専用区間Ｔ１及び第２自動車専用区間Ｔ２を備えている。第１自動車専用区間Ｔ１は、出入口Ｅ付近の区間であり、例えば区画線Ｌが路面に標示されていない区間である。第２自動車専用区間Ｔ２は、出入口Ｅから第１自動車専用区間Ｔ１を越えた先において第１自動車専用区間Ｔ１に接続した区間であり、例えば区画線Ｌが路面に標示されている区間である。また、一般道路Ｒは、第１一般区間Ｒ１及び第２一般区間Ｒ２を備えている。第１一般区間Ｒ１は、出入口Ｅ付近の区間であり、例えば区画線Ｌが路面に標示されていない区間である。第２一般区間Ｒ２は、出入口Ｅから第１一般区間Ｒ１を越えた先において第１一般区間Ｒ１に接続した区間であり、例えば区画線Ｌが路面に標示されている区間である。以下、一般道路Ｒを走行してきた車両Ｖが自動車専用道路Ｔに進入する状況を例示する。

出入口Ｅには、複数のゲートＧが互いに並設されている。より詳細には、出入口Ｅは、互いに並設された複数の出入口レーンＦを備えており、各出入口レーンＦにはゲートＧが設置されている。各ゲートＧには、当該ゲートＧを通過する車両Ｖに対して情報を通知する路側機Ｓが設けられている。路側機Ｓは、車両Ｖに対して自動料金収受を行うために、車両Ｖとの間で自動車専用道路Ｔの通行料金に関する情報を無線通信する装置である。一例として、路側機Ｓは、ＥＴＣ［Electronic Toll Collection System］の路側アンテナである。

車両Ｖは、自動運転を実行可能な車両である。「自動運転」とは、予め設定された目的地に向かって自動で車両Ｖを走行させる車両制御である。自動運転では、乗員が運転操作を行う必要がなく、車両Ｖが自動で走行する。車両Ｖは、後述する各種センサにより道路情報を取得し、取得した道路情報に基づいて道路上の車両Ｖの位置を特定しながら、自動運転を実行する。ここでは、「道路情報」として区画線Ｌを例示して説明する。「区画線Ｌ」とは、第２自動車専用区間Ｔ２及び第２一般区間Ｒ２において、走行レーンを区画するために路面に標示されている道路標示である。なお、道路情報としては、区画線Ｌに代えて又は区画線Ｌに加えて、例えば標識、縁石等の物標が用いられてもよい。

車両位置推定装置１は、車両位置推定ＥＣＵ［Electronic Control Unit］１０、及び、車両位置推定ＥＣＵ１０に接続された車載の通信部２０を備えている。また、車両位置推定ＥＣＵ１０は、通信部２０に加えて、自動運転ＥＣＵ５と更に接続されている。自動運転ＥＣＵ５は、ナビゲーションシステム２、外部センサ３、及び内部センサ４と接続されている。

ナビゲーションシステム２は、車両Ｖが運転者により手動運転されている場合に、例えば運転者によって設定された目的地まで運転者の案内を行う。ナビゲーションシステム２は、例えば、車両Ｖの位置を測定するためのＧＰＳ［Global Positioning System］受信部２ａ、及び、地図情報を記憶した地図データベース２ｂを有している。ＧＰＳ受信部２ａは、例えば、三個以上のＧＰＳ衛星からの信号を受信することにより、車両Ｖの概略位置（例えば、緯度及び経度）を測定する。「車両Ｖの概略位置」とは、例えば複数車線の道路において、車両Ｖがいずれの車線に位置しているかまでは特定することができない程度の誤差を有する位置である。地図データベース２ｂの地図情報には、例えば、道路の位置、道路の種別、及び道路形状等の情報が含まれている。

ナビゲーションシステム２は、ＧＰＳ受信部２ａが測定した車両Ｖの概略位置、及び、地図データベースの地図情報に基づいて、車両Ｖが走行するルートを認識する。ナビゲーションシステム２は、車両Ｖの概略位置から目的地に至るまでのルートを演算し、ナビゲーション用ディスプレイの表示及び車両Ｖのスピーカからの音声出力により運転者に対して当該ルートの案内を行う。

外部センサ３は、車両Ｖの外部状況を検出する検出機器である。外部センサ３は、例えばカメラ及びレーダセンサを有している。外部センサ３により検出される車両Ｖの外部状況には、車両Ｖの周辺における道路情報（ここでは、区画線Ｌ）が含まれる。

カメラは、車両Ｖの外部状況を撮像する撮像機器である。カメラは、例えば、車両Ｖのフロントガラスの裏側に設けられている。カメラは、車両Ｖの外部状況に関する撮像情報を自動運転ＥＣＵ５に送信する。カメラは、単眼カメラであってもよく、ステレオカメラであってもよい。ステレオカメラは、両眼視差を再現するように配置された二つの撮像部を有している。ステレオカメラの撮像情報には、奥行き方向の情報も含まれる。

レーダセンサは、電波（例えばミリ波）又は光を利用して車両Ｖの周辺の物体を検出する検出機器である。レーダセンサには、例えば、ミリ波レーダ又はライダー［ＬＩＤＡＲ：Light Detection And Ranging］が含まれる。レーダセンサは、電波又は光を車両Ｖの周辺に送信し、物体で反射された電波又は光を受信することで物体を検出する。レーダセンサは、検出した物体情報を自動運転ＥＣＵ５に送信する。物体とは、例えば移動体及び静止物である。移動体には、歩行者、自転車、他車両等が含まれる。静止物には、電柱、建物、信号機等が含まれる。なお、静止物には、車両Ｖの周辺の区画線Ｌが含まれてもよい。

内部センサ４は、車両Ｖの走行状態を検出する検出機器である。内部センサ４は、例えば車速センサ、加速度センサ、及びヨーレートセンサを有している。

車速センサは、車両Ｖの速度を検出する検出器である。車速センサとしては、例えば、車両Ｖの車輪又は車輪と一体に回転するドライブシャフト等に対して設けられ、車輪の回転速度を検出する車輪速センサが用いられる。車速センサは、検出した車速情報（車輪速情報）を自動運転ＥＣＵ５に送信する。

加速度センサは、車両Ｖの加速度を検出する検出器である。加速度センサは、例えば、車両Ｖの前後方向の加速度を検出する前後加速度センサと、車両Ｖの横加速度を検出する横加速度センサとを含んでいる。加速度センサは、車両Ｖの加速度情報を自動運転ＥＣＵ５に送信する。ヨーレートセンサは、車両Ｖの重心の鉛直軸周りのヨーレート（回転角速度）を検出する検出器である。ヨーレートセンサとしては、例えばジャイロセンサを用いることができる。ヨーレートセンサは、検出した車両Ｖのヨーレート情報を自動運転ＥＣＵ５に送信する。

自動運転ＥＣＵ５は、車両Ｖの自動運転を実行するための電子制御ユニットである。自動運転ＥＣＵ５は、ＣＰＵ［Central Processing Unit］、ＲＯＭ［Read OnlyMemory］、ＲＡＭ［Random Access Memory］等を有している。自動運転ＥＣＵ５は、例えば、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより、車両Ｖの自動運転を実行する。自動運転ＥＣＵ５は、複数のＥＣＵにより構成されていてもよい。自動運転ＥＣＵ５の機能の一部は、車両Ｖと通信可能なサーバで実行されてもよい。

自動運転ＥＣＵ５は、外部センサ３により検出された区画線Ｌに基づいて道路上の車両Ｖの位置を特定する。また、自動運転ＥＣＵ５は、例えば、特定した車両Ｖの位置、地図データベース２ｂの地図情報、外部センサ３により検出された車両Ｖの外部状況、及び内部センサ４により検出された車両Ｖの走行状態に基づいて、目的地に至るまでの進路を演算し、演算した進路に沿って車両Ｖの自動運転を実行する。自動運転ＥＣＵ５は、車両Ｖのアクチュエータ（エンジンアクチュエータ、操舵アクチュエータ、ブレーキアクチュエータ等）に制御信号を送信することで自動運転を実行する。自動運転ＥＣＵ５は、周知の手法により進路の生成及び自動運転の実行が可能である。

自動運転ＥＣＵ５は、第２一般区間Ｒ２及び第２自動車専用区間Ｔ２では区画線Ｌを検出することができるため、車両Ｖの位置を特定することが可能であり、車両Ｖの自動運転を実行することができる場合がある。これに対して、自動運転ＥＣＵ５は、第１一般区間Ｒ１及び第１自動車専用区間Ｔ１では区画線Ｌを検出することができないため、車両Ｖの位置を特定することができず、車両Ｖの自動運転を実行することができない場合がある。なお、自動運転ＥＣＵ５は、区画線Ｌに基づいて道路上の車両Ｖの位置を特定することができない場合には、例えば内部センサ４の検出結果等に基づいたデッドレコニングにより、道路上の車両Ｖの位置を推定する。しかし、デッドレコニングによる車両Ｖの位置の推定精度が低いと、自動運転ＥＣＵ５は、車両Ｖの自動運転を実行することができない場合がある。

通信部２０は、複数の路側機Ｓのうち、車両Ｖが通過するゲートＧに設けられた路側機Ｓと無線通信して当該ゲートＧに関するゲート情報を取得する。「ゲート情報」とは、当該ゲートＧが設置されている位置に関する位置情報を含む情報である。「位置情報」とは、例えば緯度及び経度であり、当該ゲートＧと当該ゲートＧに隣接する別のゲートＧとの位置を判別可能な程度に詳細な位置に関する情報である。通信部２０は、取得したゲート情報を車両位置推定ＥＣＵ１０に送信する。

車両位置推定ＥＣＵ１０は、装置を統括的に制御する電子制御ユニットである。車両位置推定ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有している。車両位置推定ＥＣＵ１０は、例えば、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより、各機能を実現する。車両位置推定ＥＣＵ１０は、複数のＥＣＵにより構成されていてもよい。車両位置推定ＥＣＵ１０の機能の一部は、車両Ｖと通信可能なサーバで実行されてもよい。

車両位置推定ＥＣＵ１０は、機能的な構成として位置推定部１１を備えている。位置推定部１１は、通信部２０により取得されたゲート情報に基づいて、自動車専用道路Ｔの幅方向における車両Ｖの位置を推定する。上述したとおり、ゲート情報には、車両Ｖが通過するゲートＧの位置情報が含まれている。したがって、車両位置推定ＥＣＵ１０は、出入口Ｅを通過する際に、車両Ｖが通過するゲートＧが設置されている位置に存在することとなるため、自動車専用道路Ｔの幅方向における車両Ｖの位置が精度良く推定される。

次に、車両位置推定装置１による車両位置推定処理について説明する。図３は、車両位置推定処理を示すフローチャートである。図３のフローチャートは、例えば、一般道路Ｒを走行する車両Ｖが、第２一般区間Ｒ２から第１一般区間Ｒ１に進入したときに実行される。

図３に示されるように、ステップＳ１０において、車両位置推定装置１は、通信部２０により、車両Ｖが通過するゲートＧに設けられた路側機Ｓと無線通信して当該ゲートＧに関するゲート情報を取得する。ゲート情報には、車両Ｖが通過するゲートＧが設置されている位置に関する位置情報が含まれている。車両位置推定装置１は、ゲート情報を取得すると、ステップＳ１２に移行する。

ステップＳ１２において、車両位置推定装置１は、位置推定部１１により、通信部２０により取得されたゲート情報に含まれる位置情報に基づいて、自動車専用道路Ｔの幅方向における車両Ｖの位置を推定する。車両位置推定装置１は、車両Ｖの位置を推定すると、今回の処理を終了する。その後、車両位置推定装置１は、推定した車両Ｖの位置を自動運転ＥＣＵ５に送信する。これにより、自動運転ＥＣＵ５は、車両Ｖが出入口Ｅを通過する時点における自動車専用道路Ｔの幅方向における車両Ｖの位置を精度良く推定することができる。

ここで、仮に車両Ｖが車両位置推定装置１を備えていない場合の車両Ｖの動作の一例について説明する。例えば、図２において、自動運転ＥＣＵ５は、区画線Ｌが路面に標示されている第２一般区間Ｒ２では車両Ｖの自動運転を実行することができる。その後、区画線Ｌが路面に標示されていない第１一般区間Ｒ１に車両Ｖが進入すると、自動運転ＥＣＵ５は、車両Ｖの自動運転を中止するとともに、内部センサ４の検出結果等に基づいたデッドレコニングにより道路上の車両Ｖの位置を推定する。自動運転を中止した車両Ｖは、運転者の手動運転により走行する。デッドレコニングによる車両Ｖの位置の推定では、車両Ｖの推定位置の誤差が大きくなる場合がある。この場合、自動運転ＥＣＵ５は、例えば、車両Ｖが出入口Ｅの通過時にゲートＧａが設置された出入口レーンＦを走行しているにもかかわらず、その右隣のゲートＧｂが設置された出入口レーンＦを走行していると誤認するおそれがある。この場合、車両位置推定装置１による車両Ｖの位置の推定が行われないと、車両Ｖが第１自動車専用区間Ｔ１を通過して第２自動車専用区間Ｔ２に進入した際に、自動運転ＥＣＵ５は、実際には車両Ｖは左側車線Ｔａを走行しているにもかかわらず、車両Ｖが右側車線Ｔｂを走行していると誤認するおそれがある。したがって、自動運転ＥＣＵ５は、車両Ｖの位置を精度良く推定することができないため、区画線Ｌが路面に標示されているにもかかわらず第２自動車専用区間Ｔ２で自動運転を実行することができない場合がある。

これに対して、上述した車両位置推定装置１によれば、自動車専用道路Ｔの出入口Ｅに互いに並設された複数のゲートＧのうち、車両Ｖが通過するゲートＧに設けられた路側機Ｓから当該ゲートＧに関するゲート情報が取得され、ゲート情報に基づいて、自動車専用道路Ｔの幅方向における車両の位置が推定される。したがって、区画線Ｌ等の道路情報に基づかずに、車両Ｖの位置が推定される。よって、車両位置推定装置１は、自動車専用道路Ｔの出入口Ｅ付近において車両Ｖの位置を精度良く推定することができる。

［第２実施形態］
図４は、第２実施形態に係る車両位置推定装置１Ａを示すブロック図である。第２実施形態に係る車両位置推定装置１Ａは、第１実施形態に係る車両位置推定装置１と比較して、通信部２０が路側機Ｓから取得するゲート情報に含まれる情報が異なる点、及び、車両位置推定ＥＣＵ１０Ａが、ゲート特定部１２Ａを更に備えるとともに、位置推定部１１に代えて位置推定部１１Ａを備えている点で相違しており、それ以外の点で同一である。

第２実施形態に係る車両位置推定装置１Ａにおいて、「ゲート情報」とは、当該ゲートＧを特定する特定情報を含む情報である。「特定情報」とは、例えばゲートＧ毎に予め設定された識別符号である。

ゲート特定部１２Ａは、通信部２０により取得されたゲート情報に基づいて、車両Ｖが通過するゲートＧを特定する。例えば、ゲート特定部１２Ａは、通信部２０により取得されたゲート情報に含まれる特定情報を認識することで、車両Ｖが通過するゲートＧを特定する。

位置推定部１１Ａは、ゲート特定部１２Ａにより特定されたゲートＧの位置情報を取得し、当該位置情報に基づいて、自動車専用道路Ｔの幅方向における車両Ｖの位置を推定する。ここで、位置推定部１１Ａは、例えば各ゲートＧと当該ゲートＧの位置情報とを紐づけた対応マップを記憶している。これにより、位置推定部１１Ａは、対応マップを参照して、ゲート特定部１２Ａにより特定されたゲートＧの位置情報を取得する。そして、位置推定部１１Ａは、取得した位置情報に基づいて、自動車専用道路Ｔの幅方向における車両Ｖの位置を推定する。

次に、車両位置推定装置１Ａによる車両位置推定処理について説明する。図５は、車両位置推定処理を示すフローチャートである。図５のフローチャートは、例えば、一般道路Ｒを走行する車両Ｖが、第２一般区間Ｒ２から第１一般区間Ｒ１に進入したときに実行される。

図５に示されるように、ステップＳ２０において、車両位置推定装置１Ａは、通信部２０により、車両Ｖが通過するゲートＧに設けられた路側機Ｓと無線通信して当該ゲートＧに関するゲート情報を取得する。ゲート情報には、車両Ｖが通過するゲートＧを特定する情報である特定情報が含まれている。車両位置推定装置１Ａは、ゲート情報を取得すると、ステップＳ２２に移行する。

ステップＳ２２において、車両位置推定装置１Ａは、ゲート特定部１２Ａにより、通信部２０により取得されたゲート情報に含まれる特定情報に基づいて、車両Ｖが通過するゲートＧを特定する。車両位置推定装置１Ａは、車両Ｖが通過するゲートＧを特定すると、ステップＳ２４に移行する。

ステップＳ２４において、車両位置推定装置１Ａは、位置推定部１１Ａにより、ゲート特定部１２Ａにより特定されたゲートＧの位置情報を取得する。このとき、位置推定部１１Ａは、各ゲートＧと当該ゲートＧの位置情報とを紐づけた対応マップを参照して、ゲート特定部１２Ａにより特定されたゲートＧの位置情報を取得する。車両位置推定装置１Ａは、ゲートＧの位置情報を取得すると、ステップＳ２６に移行する。

ステップＳ２６において、車両位置推定装置１Ａは、位置推定部１１Ａにより、取得した位置情報に基づいて、自動車専用道路Ｔの幅方向における車両Ｖの位置を推定する。車両位置推定装置１Ａは、車両Ｖの位置を推定すると、今回の処理を終了する。その後、車両位置推定装置１Ａは、推定した車両Ｖの位置を自動運転ＥＣＵ５に送信する。これにより、自動運転ＥＣＵ５は、車両Ｖが出入口Ｅを通過する時点における自動車専用道路Ｔの幅方向における車両Ｖの位置を精度良く推定することができる。

以上説明したように、車両位置推定装置１Ａによれば、自動車専用道路Ｔの出入口Ｅに互いに並設された複数のゲートＧのうち、車両Ｖが通過するゲートＧに設けられた路側機Ｓから当該ゲートＧに関するゲート情報が取得される。そして、取得されたゲート情報に基づいて車両Ｖが通過するゲートＧが特定されるとともに対応マップ等から当該ゲートＧの位置情報が取得され、自動車専用道路Ｔの幅方向における車両Ｖの位置が推定される。したがって、区画線Ｌ等の道路情報に基づかずに、車両Ｖの位置が推定される。よって、車両位置推定装置１Ａは、自動車専用道路Ｔの出入口Ｅ付近において車両Ｖの位置を精度良く推定することができる。

［変形例］
上述した実施形態は、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。

例えば、各実施形態では、道路情報として区画線Ｌを例示したが、道路情報としては、区画線Ｌに代えて又は区画線Ｌに加えて、例えば標識、縁石等の物標が用いられてもよい。また、カメラに代えて又はカメラに加えて、レーダセンサを用いて道路情報を取得してもよい。

また、各実施形態では、一般道路Ｒを走行してきた車両Ｖが自動車専用道路Ｔに進入する状況を例示したが、逆に、自動車専用道路Ｔを走行してきた車両Ｖが一般道路Ｒに進入する状況であっても、車両位置推定装置１，１Ａは同様の作用及び効果を奏する。

また、各実施形態では、車両Ｖは、自動運転を実行可能な車両であるとしたが、自動運転を実行可能でない車両であってもよい。この場合、車両位置推定装置１，１Ａは、例えば自動運転以外の走行制御を実行するために自動車専用道路Ｔの幅方向における車両Ｖの位置を推定してもよい。

また、第２実施形態において、位置推定部１１Ａが各ゲートＧと当該ゲートＧの位置情報とを紐づけた対応マップを記憶しているとしたが、例えば外部サーバが対応マップを記憶しており、位置推定部１１Ａが外部サーバにアクセスして対応マップを参照してもよい。対応マップは、地図情報と一体のデータであってもよく、地図情報とは別データであってもよい。

１，１Ａ…車両位置推定装置、１１，１１Ａ…位置推定部、２０…通信部、Ｅ…出入口、Ｇ…ゲート、Ｓ…路側機、Ｔ…自動車専用道路、Ｖ…車両。

Claims (1)

1. 複数の出入口レーンを有する自動車専用道路の出入口に互いに並設された複数のゲートにそれぞれ設けられた複数の路側機のうち、車両が通過する前記ゲートに設けられた前記路側機と無線通信して当該ゲートに関するゲート情報を取得する車載の通信部と、
   前記通信部により取得された前記ゲート情報に基づいて、前記自動車専用道路の幅方向における前記車両の位置を推定する位置推定部と、を備える、車両位置推定装置。

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