JP2022086432A - 車両の走行軌跡送信システムおよび車両の交通システム - Google Patents

Abstract

【課題】 管制装置と各車両との通信負荷および、管制装置によるデータ処理負荷、データ保存容量を削減する車両の走行軌跡送信システムおよび車両の交通管制システムの提供。【解決手段】 ＧＮＳＳ受信機１７、車両側送受信機１８、ロケータ演算装置１３、車輪速センサ１５、ジャイロセンサ１６、加速度センサ１４などを備えた車両の走行軌跡送信システムであって、ロケータ演算装置１３は、所定の周期毎に取得した最新の第１の位置座標Ｐｎと一周期前の第２の位置座標Ｐｎ－１を結ぶ最新の第１の直線座標Ｌｎが一周期前の第２の直線座標Ｌｎ－１の延長線に対するなす角θが所定の閾値を超過したとき、車両側送受信機１８から外部装置１００に車両識別情報ＩＤと共に第１の直線座標Ｌｎを送信する。【選択図】図６

Description

本発明は、マップマッチングのための自車両の走行状態を外部の管制装置に転送する車両走行軌跡の送信システムおよび車両の交通システムに関する。

近年、車両においては、運転者の負担を軽減し、快適に運転できるようにするための自動運転の技術が種々提案されており、一部は既に実用化されている。車両は、ＧＮＳＳ(Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ)測位衛星からの測位信号に基づき、自車位置を測位し、道路地図情報上に反映させることで、ローカライゼーション（自車位置推定）を行う技術が知られている。

例えば、特許文献１には、走行軌跡と道路地図情報上にマップマッチングさせた自車位置に基づく地図曲率から求めた走行軌跡とを比較して、前後方向のずれ幅である区間誤差を算出して、この区間誤差で道路地図情報上にマップマッチングさせた自車位置の前後方向を補正する技術が開示されている。

また、地図情報を格納した外部の管制装置のサーバー装置と、ＧＮＳＳアンテナを搭載した複数の車両とが、相互通信を行うことで車両への情報配信、自動運転制御指示などを行う交通管制システムが知られている。

例えば、特許文献２には、所定区間を走行する種々の車両が混在する交通環境下であっても、渋滞の発生を事前に抑制する交通流れを作ることができる交通管制システムがある。

特開２０１９-６６１９３号公報 特開２０２０－１６０９３９号公報

ところで、管制装置のサーバー装置には、各車両の走行車線を特定するために、各車両から一定周期で送信された車両の位置情報と道路地図情報とをマッング処理する方式が考えられる。

しかしながら、このような方式では、複数の車両から一定周期で位置情報（経度/緯度の情報）が外部の管制装置に送信されるため、通信データ量が膨大となり、複数の車両の位置情報データを処理するため、通信負荷および処理負荷が高くなるとともに、管制装置側で保存するデータ量が膨大となるという課題がある。

そこで、本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、管制装置と各車両との通信負荷および、管制装置によるデータ処理負荷、データ保存容量を削減する車両の走行軌跡送信システムおよび車両の交通管制システムを提供することを目的としている。

本発明の一態様の車両の走行軌跡送信システムは、測位信号を受信するＧＮＳＳ受信機と、外部装置と情報を送受信する車両側送受信機と、道路地図情報に基づいて演算するロケータ演算装置と、車輪の回転速度を検出する車輪速センサと、角速度または角加速度を検出するジャイロセンサと、加速度を検出する加速度センサと、を備え、前記ロケータ演算装置は、所定の周期毎に前記ＧＮＳＳ受信機で受信した測位信号に基づき取得した最新の第１の位置座標と一周期前の第２の位置座標を結ぶ一次関数パラメータとして最新の第１の直線座標を生成し、前記第１の直線座標が前記一周期前に生成した第２の直線座標の延長線に対するなす角が所定の閾値を超過したとき、前記車両側送受信機から前記外部装置に車両識別情報と共に前記第１の直線座標の情報を送信する。

本発明の一態様の車両の交通管制システムは、測位信号を受信するＧＮＳＳ受信機と、外部装置と情報を送受信する車両側送受信機と、道路地図情報に基づいて演算するロケータ演算装置と、車輪の回転速度を検出する車輪速センサと、角速度または角加速度を検出するジャイロセンサと、加速度を検出する加速度センサと、を備え、前記ロケータ演算装置は、所定の周期毎に前記ＧＮＳＳ受信機で受信した測位信号に基づき取得した最新の第１の位置座標と一周期前の第２の位置座標を結ぶ一次関数パラメータとして最新の第１の直線座標を生成し、前記第１の直線座標が前記一周期前に生成した第２の直線座標の延長線に対するなす角が所定の閾値を超過したとき、前記車両側送受信機から前記外部装置に車両識別情報と共に前記第１の直線座標の情報を送信し、また、前記第１の直線座標が前記一周期前に生成した第２の直線座標の延長線に対する前記なす角が前記所定の閾値以内のとき、過去の前記なす角を累積し、前記累積した総角度が前記所定の閾値を超過したとき、前記車両側送受信機から前記外部装置に車両識別情報と共に前記第１の直線座標の情報を送信し、さらに、前記所定の周期毎に前記車輪速センサで検出した前記車輪の前記回転速度から車速を算出し、前記車両識別情報と共に前記車速を前記車両側送受信機から前記外部装置に送信する車両の走行軌跡送信システムと種々の前記情報を送受信する装置側送受信機を有する管制装置を備え、装置側送受信機に接続され、道路地図データが格納されたサーバー装置を有し、前記サーバー装置は、前記車両識別番号の前記第１の直線座標を受信した場合、前記道路地図データに前記車両識別番号の過去の第１の走行軌跡を探索して、前記第１の直線座標を前記道路地図データにマッチング処理して新たな第２の走行軌跡としてマッピングする。

本発明によれば、管制装置と各車両との通信負荷および、管制装置によるデータ処理負荷、データ保存容量を削減する車両の走行軌跡送信システムおよび車両の交通管制システムを提供することができる。

車両の走行制御システムを示す全体構成図 路車間通信および車間通信を示す説明図 カーブのある道路を走行している車両の走行軌跡を示す図 車線変更した車両の走行軌跡を示す図 車両の走行軌跡送信システムの制御例を示すフローチャート 直進走行している車両の走行軌跡を示す図 図６に対応した車両の位置座標と直線座標を示す図 カーブ走行した車両の走行軌跡を示す図 図８に対応した車両の位置座標と直線座標を示す図 車線変更した車両の走行軌跡を示す図 図１０に対応した車両の位置座標と直線座標を示す図 車両の交通システムが新たな車両の位置座標を受信した際の制御例を示すフローチャート 車両の交通システムによる車両の走行軌跡をマップマッピングする際の制御例を示すフローチャート 管制装置が直線走行を含むカーブ走行する車両の走行軌跡をマップマッチングする際の説明図 管制装置が直線走行を含む車線変更する車両の走行軌跡をマップマッチングする際の説明図

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係り、図１は走行制御システムの全体構成図である。

図１および図２に示すように、本実施形態における走行制御システム１は、複数の車両にそれぞれ搭載された走行制御装置１０と、複数の走行制御装置１０が無線通信を介して接続されるネットワーク環境ＮＷに設けられる複数の管制装置１００と、を有して構成されている。管制装置１００は、例えば、クラウドコンピューティングやエッジコンピューティングによるネットワーク環境、或いは道路付帯設備網によるネットワーク環境のサーバー装置として設けられている。

管制装置１００は、各車両の走行制御装置１０から送信される道路地図情報を逐次統合して更新し、更新した道路地図情報を各車両に送信する。このため、管制装置１００は、内部サーバーである道路地図情報統合＿ＥＣＵ１０１と、送受信機１０２と、を有して構成されている。

道路地図情報統合＿ＥＣＵ１０１は、送受信機１０２を通じて複数の車両から収集した道路地図情報を統合して、道路上の車両を取り巻く道路地図情報を逐次更新する。道路地図情報は、例えば、ダイナミックマップからなり、主として道路情報を構成する静的情報および準静的情報と、主として交通情報を構成する準動的情報および動的情報と、の４層の情報を有する。

静的情報は、例えば、道路や道路上の構造物、車線情報、路面情報、恒久的な規制情報など、１ヶ月以内の更新頻度が求められる情報によって構成されている。準静的情報は、例えば、道路工事やイベントなどによる交通規制情報、広域気象情報、渋滞予測など、１時間以内での更新頻度が求められる情報によって構成されている。

準動的情報は、例えば、観測時点における実際の渋滞状況や走行規制、落下物や障害物など、一次的な走行障害状況、実際の事故状態、狭域気象情報など、例えば１分以内での更新頻度が求められる情報によって構成されている。

動的情報は、例えば、移動体の間で送信・交換される情報や現在示されている信号の情報、交差点内の歩行者／二輪車情報、交差点を直進する車両情報など、１秒以内での更新頻度が求められる情報によって構成されている。

このような道路地図情報は、各車両から次の情報を受信するまでの周期で維持／更新され、更新された道路地図情報は送受信機１０２を通じて各車両に適宜送信される。

車両の走行制御装置１０は、車外の走行環境を認識するためのユニットとして、ロケータユニット１２を有する。また、走行制御装置１０は、走行制御ユニット（以下、「走行＿ＥＣＵ」と称す）２２と、エンジン制御ユニット（以下、「Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ」と称す）２３と、ステアリング（操舵）制御ユニットであるパワーステアリング制御ユニット（以下、「ＰＳ＿ＥＣＵ」と称す）２４と、ブレーキ制御ユニット（以下、「ＢＫ＿ＥＣＵ」と称す）２５と、を備える。これら各制御ユニット２２～２５は、走行環境認識ユニット１１およびロケータユニット１２と共に、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの車内通信回線を介して接続されている。

ロケータユニット１２は、道路地図上の自車位置を推定するものであり、自車位置を推定するロケータ演算装置であるロケータ演算部１３を有している。このロケータ演算部１３の入力側には、車両Ｍの前後左右の加速度を検出する加速度センサ１４、前後左右各車輪の回転速度を検出する車輪速センサ１５、自車両の角速度または角加速度を検出するジャイロセンサ１６、複数の測位衛星から発信される測位信号を受信するＧＮＳＳ受信機１７など、車両Ｍの位置（自車位置）を推定するに際して必要とするセンサ類が接続されている。

また、ロケータ演算部１３には、管制装置１００との間で情報の送受信（路車間通信：図２中の一点鎖線参照）を行うとともに、他車両との間で情報の送受信（車車間通信：図２中の二点鎖線参照）を行うための車両側の送受信機１８が接続されている。

さらに、ロケータ演算部１３には、高精度道路地図データベース１９が接続されている。高精度道路地図データベース１９は、ＨＤＤなどの大容量記憶媒体であり、高精度な道路地図情報（ダイナミックマップ）が記憶されている。なお、道路地図情報は、車外の装置に記憶しているものを受信してロケータ演算部１３に提供されるものでもよい。

この高精度道路地図情報は、車両Ｍの走行制御を行う際に必要とする情報として、例えば、上述の道路地図情報統合＿ＥＣＵ１０１において逐次更新される道路地図情報と同様の情報を有する。すなわち、高精度度道路地図情報は、主として道路情報を構成する静的情報および準静的情報と、主として交通情報を構成する準動的情報および動的情報と、からなる４層の情報を有する。

ロケータ演算部１３は、地図情報取得部１３ａと、自車位置推定部１３ｂと、走行環境認識部１３ｃと、を備えている。地図情報取得部１３ａは、例えばドライバが自動運転に際してセットした目的地に基づき、現在地から目的地までのルート地図情報を高精度道路地図データベース１９に格納されている地図情報から取得する。

また、地図情報取得部１３ａは、取得したルート地図情報（ルート地図上の車線データ）を自車位置推定部１３ｂへ送信する。自車位置推定部１３ｂは、ＧＮＳＳ受信機１７で受信した測位信号に基づき車両Ｍの位置座標を取得する。

さらに、自車位置推定部１３ｂは、取得した位置座標をルート地図情報上にマップマッチングして、道路地図上の自車位置を推定すると共に自車走行路（走行車線）を区画する左右の車線区画線を認識し、道路地図データに記憶されている走行車線中央の道路曲率を取得する。

また、自車位置推定部１３ｂは、トンネル内走行などのようにＧＮＳＳ受信機１７の感度低下により測位衛星からの有効な測位信号を受信することができない環境において、車輪速センサ１５で検出した車輪速に基づき求めた車速、ジャイロセンサ１６で検出した角速度、および加速度センサ１４で検出した前後左右の加速度に基づいて自車位置を推定する自律航法に切換えて、道路地図上の自車位置を推定する。

さらに、自車位置推定部１３ｂは、上述のようにＧＮＳＳ受信機１７で受信した測位信号或いはジャイロセンサ１６などで検出した情報などに基づいて道路地図上の自車位置を推定すると、推定した道路地図上の自車位置に基づき、車両Ｍが走行中の走行路の道路種別などを判定する。

走行環境認識部１３ｃは、送受信機１８を通じた外部通信（路車間通信、および、車車間通信）により取得した道路地図情報を用い、高精度道路地図データベース１９に格納または受信した道路地図情報を最新の状態に更新する。この情報更新は、静的情報のみならず、準静的情報、準動的情報、および、動的情報についても行われる。

これにより、道路地図情報は、車外との通信により取得した道路情報および交通情報を含んで構成され、道路上を走行する車両などの移動体の情報がリアルタイムで更新される。

また、走行環境認識部１３ｃは、高精度道路地図データベース１９に格納または受信した道路地図情報を最新の状態に更新する。この情報更新は、静的情報のみならず、準静的情報、準動的情報、および、動的情報についても行われる。

また、走行環境認識部１３ｃは、更新された道路地図情報のうち、自車位置推定部１３ｂにおいて推定した自車位置を中心とする設定範囲の道路地図情報を、走行環境情報として認識する。

ここで、走行環境認識部１３ｃにより認識される走行環境情報の範囲は、例えば、自車位置を中心とする半径１ｋｍの範囲の道路地図情報が走行環境情報として認識される。

ロケータユニット１２の走行環境認識部１３ｃで認識した走行環境情報などは、走行＿ＥＣＵ２２により読込まれる。

また、走行＿ＥＣＵ２２の入力側には、ドライバが自動運転（走行制御）のオン／オフ切換などを行うモード切換スイッチ、ドライバによる運転操作量としての操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ、ドライバによる運転操作量としてのブレーキペダルの踏込量を検出するブレーキセンサ、ドライバによる運転操作量としてのアクセルペダルの踏込量を検出するアクセルセンサおよび車両Ｍに作用するヨーレートを検出するヨーレートセンサなどの各種スイッチ・センサ類が接続されている（何れも図示せず）。

走行＿ＥＣＵ２２には、運転モードとして、手動運転モードと、走行制御のためのモードである第１の走行制御モードおよび第２の走行制御モードと、退避モードと、が設定されている。これらの各運転モードは、モード切換スイッチに対する操作状況などに基づき、走行＿ＥＣＵ２２において選択的に切換可能となっている。

ここで、手動運転モードとは、ドライバによる保舵を必要とする運転モードであり、例えば、ドライバによるステアリング操作、アクセル操作およびブレーキ操作などの運転操作に従って、車両Ｍを走行させる運転モードである。

また、第１の走行制御モードも同様に、ドライバによる保舵を必要とする運転モードである。すなわち、第１の走行制御モードは、ドライバによる運転操作を反映しつつ、例えば、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２３、ＰＳ＿ＥＣＵ２４、ＢＫ＿ＥＣＵ２５などの制御を通じて、主として、先行車追従制御（ＡＣＣ：Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）と、車線中央維持（ＡＬＫＣ：Ａｃｔｉｖｅ Ｌａｎｅ Ｋｅｅｐ Ｃｅｎｔｅｒｉｎｇ）制御および車線逸脱抑制（Ａｃｔｉｖｅ Ｌａｎｅ Ｋｅｅｐ Ｂｏｕｎｃｉｎｇ）制御と、を適宜組み合わせて行うことにより、目標走行経路に沿って車両Ｍを走行させる、いわば半自動運転モードである。

また、第２の走行制御モードとは、ドライバによる保舵、アクセル操作およびブレーキ操作を必要とすることなく、例えば、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２３、ＰＳ＿ＥＣＵ２４、ＢＫ＿ＥＣＵ２５などの制御を通じて、主として、先行車追従制御と、車線中央維持制御および車線逸脱抑制制御とを適宜組み合わせて行うことにより、目標ルート（ルート地図情報）に従って車両Ｍを走行させる自動運転モードである。

退避モードは、例えば、第２の走行制御モードによる走行中に、当該モードによる走行が継続不能となり、且つ、ドライバに運転操作を引き継ぐことができなかった場合（すなわち、手動運転モード、または、第１の走行制御モードに遷移できなかった場合）に、車両Ｍを路側帯などに自動的に停止させるためのモードである。

Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２３の出力側には、スロットルアクチュエータ３５が接続されている。このスロットルアクチュエータ３５は、エンジンのスロットルボディに設けられている電子制御スロットルのスロットル弁を開閉動作させるものであり、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２３からの駆動信号によりスロットル弁を開閉動作させて吸入空気流量を調整することで、所望のエンジン出力を発生させる。

ＰＳ＿ＥＣＵ２４の出力側には、駆動源である電動パワステモータ２８が接続されている。この電動パワステモータ２８は、ステアリング（操舵）機構にモータの回転力で操舵トルクを付与するものであり、自動運転では、ＰＳ＿ＥＣＵ２４からの駆動信号により電動パワステモータ２８を制御動作させることで、現在の走行車線の走行を維持させる車線中央維持制御および車両Ｍを隣接車線へ移動させる車線変更制御（追越制御などのための車線変更制御）が実行される。

ＢＫ＿ＥＣＵ２５の出力側には、ブレーキアクチュエータ２９が接続されている。このブレーキアクチュエータ２９は、各車輪に設けられているブレーキホイールシリンダに対して供給するブレーキ油圧を調整するもので、ＢＫ＿ＥＣＵ２５からの駆動信号によりブレーキアクチュエータ２９が駆動されると、ブレーキホイールシリンダにより各車輪に対して、制動機構のブレーキ（制動）力が発生し、強制的に減速される。

なお、車両Ｍは、手動運転モード以外の第１の走行制御モード、第２の走行制御モードおよび退避モードが選択されている状態において、管制装置１００から配信された種々の情報などがロケータ演算部１３の走行環境認識部１３ｃに入力されて、その走行環境情報に基づいて、例えば、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２３、ＰＳ＿ＥＣＵ２４、ＢＫ＿ＥＣＵ２５などを通じての走行制御を実施するものである。

ここで、本実施の形態の車両の走行軌跡送信システムおよび車両の交通システムに関して、以下に詳しく説明する。

先ず、車両Ｍは、図３および図４に示すように、走行軌跡を所定の間隔、例えば５００ｍｓｅｃから１ｓｅｃ間隔（周期）で定期的に最新の緯度/経度の直交座標系である位置座標Ｐｎを検出して、この位置座標Ｐｎと前回（一周期前）に検出した緯度/経度の情報である直交座標系の位置座標Ｐｎ－１とを結ぶ一次関数パラメータである直線座標Ｌｎを生成して地図情報に関連付けて記憶する。

具体的には、車両Ｍは、所定の間隔（周期）により、ＧＮＳＳ受信機１７で受信した測位信号（或いはジャイロセンサ１６などを含む）で検出した緯度/経度の情報などに基づいて道路地図情報（以下、道路地図データと記載する場合もある）に推定される自車位置である位置座標Ｐｎがロケータ演算部１３に入力される。なお、ＧＮＳＳ受信機１７で受信する測位信号は、測位衛星から発信されるものに限らず、通信基地局などから受信してもよい。

そして、車両Ｍは、位置座標Ｐｎと前回（直近）の位置座標Ｐｎ－１とを結ぶ新たな直線を高精度道路地図データベース１９に格納（または受信した）された道路地図情報にロケータ演算部１３が最新の走行軌跡情報を関連付けて（投影して）更新する。

このとき、ロケータ演算部１３は、前回（一周期前）の直線座標Ｌｎ－１の延長線と最新の直線座標Ｌｎとのなす角θが所定の閾値、例えば角度±２°以内（－２≦θ≦＋２）であれば、過去の走行軌跡である前回（直近）の直線座標Ｌｎ－１から最新（今回）の直線座標Ｌｎを延長して、車両Ｍが過去に走行した全体の走行軌跡を道路地図情報に関連付けて更新する。

なお、車両Ｍは、車輪速センサ１５で検出した車輪速に基づき求めた車速および車両ＩＤ（車両識別情報）を送受信機１８から管制装置１００の装置側の送受信機１０２に送信（アップロード）する。

管制装置１００は、サーバーとしての道路地図情報統合＿ＥＣＵ１０１により、受信した車両ＩＤの車速に基づき、車両Ｍの移動距離を演算して直前の走行軌跡（直前の直線座標Ｌｎ－１）から新たな直線状の走行軌跡（最新の直線座標Ｌｎ）を道路地図情報に延長して関連付ける。すなわち、管制装置１００は、新たな直線状の走行軌跡（最新の直線座標Ｌｎ）を受信せず、車両ＩＤおよび車速のみ受信（転送）した場合、車両Ｍが直進走行中と判断し、車速から移動距離を算出して直前の走行軌跡の延長線上に最新の走行軌跡を道路地図情報に関連付ける。

一方、車両Ｍは、直前の直線座標Ｌｎ－１の延長線と最新の直線座標Ｌｎとのなす角θが所定の閾値、例えば±２°以内（－２≦θ≦＋２）を超えた場合（－２°＞Σθまたは＋２°＜Σθ）、車両ＩＤおよび位置情報を含む最新の直線座標Ｌｎの一次関数パラメータを管制装置１００に送信（転送）する。すなわち、ロケータ演算部１３は、車両ＩＤおよび位置情報を含む最新の直線座標Ｌｎの一次関数パラメータを送受信機１８から管制装置１００の送受信機１０２に送信（アップロード）する。

この場合、管制装置１００は、サーバーである道路地図情報統合＿ＥＣＵ１０１により、受信した車両ＩＤおよび位置情報を含む一次関数パラメータ（最新の直線座標Ｌｎ）に基づき、車両Ｍの最新（今回）の走行軌跡として最新の直線座標Ｌｎを格納している道路地図情報にマッチング処理して関連付けて車両Ｍの走行軌跡を更新する。

ここで、以上に記載の車両の走行軌跡送信システムおよび車両の交通システムの具体的な制御例について、以下に説明する。

初めに、車両の走行軌跡送信システムの制御例について、図５のフローチャートに示すルーチンに基づいて説明する。

先ず、車両Ｍは、位置座標Ｐｎを取得する（Ｓ１）。ここでは、ＧＮＳＳ受信機１７が複数の測位衛星から発信される測位信号を受信して、緯度/経度の情報が入力される。

次に、車両Ｍは、エンジン始動時であるか否かを判定し（Ｓ２）、エンジン始動時であれば、車両ＩＤおよび位置座標Ｐｎを送信（転送）する（Ｓ３）。ここでは、ロケータ演算部１３が送受信機１８から車両ＩＤおよび現在の自車位置となしての緯度/経度の情報である位置座標Ｐｎを管制装置１００に送信（転送）する。これにより、管制装置１００の道路地図情報統合＿ＥＣＵ１０１には、新たな車両ＩＤ（車両Ｍ）が道路地図情報に関連付けられる。

ステップＳ２において、車両Ｍは、エンジン始動時でなければ、車両ＩＤおよび自車の車速情報を送信（転送）する（Ｓ４）。このステップＳ４では、ロケータ演算部１３が車輪速センサ１５で検出した車輪速に基づき車両Ｍの車速を求め、送受信機１８から車両ＩＤおよび求めた車速を管制装置１００に送信（転送）する。

次に、車両Ｍは、前回の位置座標Ｐｎ－１と現在の位置座標Ｐｎを直線化して、自車の道路地図情報にマッピングする（Ｓ５）。このステップＳ５では、ロケータ演算部１３が前回の位置座標Ｐｎ－１から現在（最新）の位置座標Ｐｎのそれぞれの緯度/経度の情報としての直交座標系の２つの点を直線化した一次関数パラメータである最新の直線座標Ｌｎを生成し、その最新の直線座標Ｌｎを格納している道路地図データに投影して関連付ける。

車両Ｍは、新たな（今回の）直線座標Ｌｎと前回（直近）の直線座標Ｌｎ－１の延長線のなす角θが閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ６）。このステップＳ６では、ロケータ演算部１３が地図データの前回（直近）の直線座標Ｌｎ－１の延長線に対して生成した新たな（今回の）直線座標Ｌｎのなす角θが所定の閾値（±２°）範囲内（－２°≦θ≦＋２°）であるかを演算して判定する。

ステップＳ６において、前回の直線座標Ｌｎ－１の延長線に対して最新の直線座標Ｌｎのなす角θが所定の閾値範囲内（－２°≦θ≦＋２°）である場合、車両Ｍは、当該なす角θが０°（θ＝０°）であるか否かを判定する（Ｓ７）。このステップＳ７は、ロケータ演算部１３が前回（直近）の直線座標Ｌｎ－１の延長線に対して生成した新たな（今回の）直線座標Ｌｎのなす角θが０°であるかを演算して判断する。

上記なす角θが０°でない（θ≠０°）場合、車両Ｍは、検出したなす角θを累積する（Ｓ８）。このステップＳ８では、ロケータ演算部１３が過去に検出した±２°未満のなす角θを、その都度に蓄積した総角度となる累積角Σθを演算して記憶する。

そして、車両Ｍは、累積角Σθが所定の閾値超過（－２°＞Σθまたは＋２°＜Σθ）となったか否かを判定する（Ｓ９）。このステップＳ９では、ロケータ演算部１３が演算された現在の累積角Σθが所定の閾値（－２°≦θ≦＋２°）を超えたか（－２°＞Σθまたは＋２°＜Σθ）を判定する。

現在の累積角Σθが閾値超過（－２°＞Σθまたは＋２°＜Σθ）となった場合、車両Ｍは、記憶している累積角Σθをリセットし、最新の直線座標Ｌｎを自車の道路地図情報にマッピングする（Ｓ１０）。

なお、ステップＳ６において、車両Ｍは、最新の直線座標Ｌｎと前回の直線座標Ｌｎ－１の延長線のなす角θが閾値範囲内（－２°≦θ≦＋２°）を超過した場合（－２°＞Σθまたは＋２°＜Σθ）も、ステップＳ１０に移行して、記憶している累積角Σθをリセットし、最新の直線座標Ｌｎを自車の道路地図情報にマッピングする（Ｓ１０）。このステップＳ１０では、ロケータ演算部１３が記憶した累積角Σθを０（ゼロ）にリセットし、最新の直線座標Ｌｎを格納している道路地図データに投影して関連付ける。

そして、車両Ｍは、車両ＩＤおよび最新の直線座標Ｌｎを送信（転送）する（Ｓ１１）。このステップＳ１１では、ロケータ演算部１３が送受信機１８から車両ＩＤおよび最新の直線座標Ｌｎを管制装置１００に送信（転送）する。

なお、ステップＳ７において、車両Ｍは、前回の直線座標Ｌｎ－１の延長線に対して最新の直線座標Ｌｎのなす角θが０°（θ＝０°）の場合、最新の走行軌跡として直線座標Ｌｎを延長する（Ｓ１２）。このステップＳ１２では、ロケータ演算部１３が前回の直線座標Ｌｎ－１に最新の直線座標Ｌｎを延長して、格納している道路地図データに投影して関連付ける。

ここで、車両Ｍが直進走行している状態について、図６および図７に基づいて、説明する。

例えば、図６および図７に示すように、車両Ｍが直進走行している状態では、上記ステップＳ１において、ＧＮＳＳ受信機１７で受信した測位信号（或いはジャイロセンサ１６など）で検出した緯度/経度の情報などを所定の周期（例えば、５００ｍｓｅｃ～１ｓｅｃの間隔）毎に、その時点の位置座標Ｐｎがロケータ演算部１３に入力される。なお、位置座標Ｐｎ－１～Ｐｎ－５は、ロケータ演算部１３に所定の周期毎の過去に入力された自車位置座標を示している。

また、直線座標Ｌｎ－１～Ｌｎ－５は、上記ステップＳ５において、ロケータ演算部１３によって、所定の周期毎に２つの位置座標Ｐｎ－１～Ｐｎ－５を結ぶ過去に生成された車両Ｍの走行軌跡を示す一次関数パラメータである。

上記ステップＳ６からステップＳ９において、ロケータ演算部１３によって、所定の周期毎に生成された一次関数パラメータの直線座標Ｌｎが直前の直線座標Ｌｎ-１の延長線とのなす角θが０°（θ＝０°）または所定の閾値範囲内（－２°≦θ≦＋２°）のとき、上記ステップＳ１２において、直線座標Ｌｎ-１の延長線上に最新の直線座標Ｌｎを延長する。なお、過去の直線座標Ｌｎ－１～Ｌｎ－５を生成時においても、その都度、同様の制御がされるものである。

例えば、図７に示すように、直線座標Ｌｎ－５の延長線と直線座標Ｌｎ－４とのなす角θ４がプラス側とした場合、直線座標Ｌｎ－４の延長線と直線座標Ｌｎ－３とのなす角θ３がマイナス側となるため、前回のなす角θ４に対して今回のなす角θ３が減算される（θ４－θ３）。すなわち、ここでは車両Ｍの車幅方向の左側への直線座標Ｌｎの傾き方向をプラスとし、車幅方向の右側への直線座標Ｌｎの傾き方向をマイナスとする。なお、車幅方向の左右へ直線座標Ｌｎの傾き方向に対するプラス／マイナスの定義を逆としてもよい。

また、直線座標Ｌｎ－２の延長線と直線座標Ｌｎ－１とのなす角θ１がプラス側となるため、この時点でのなす角θ１が加算（θ４－θ３＋θ１）される。そして、直線座標Ｌｎ－１の延長線と直線座標Ｌｎとのなす角θがマイナス側となるため、この時点でのなす角θが減算（θ４－θ３＋θ１－θ）される。なお、ここでは、直線座標Ｌｎ－３の延長線と直線座標Ｌｎ－２とのなす角θは、０°とするため、この時点でのなす角θについては加減算が行われない。

このように、車両Ｍのロケータ演算部１３は、累積角Σθ（＝・・・θ４－θ３＋θ１－θ）が閾値超過（－２°＞Σθまたは＋２°＜Σθ）となるまで、車両Ｍが直進走行しているものと判断し、走行軌跡に最新の直線座標Ｌｎを延長して、格納している道路地図データに投影して関連付ける。

次に、車両Ｍがカーブ走行する状態について、図８および図９に基づいて、説明する。

例えば、図８および図９に示すように、車両Ｍがカーブ走行する状態では、上記ステップＳ６において、ロケータ演算部１３によって、所定の周期（例えば、５００ｍｓｅｃ～１ｓｅｃの間隔）毎に生成された一次関数パラメータである直線座標Ｌｎ－１５～Ｌｎ－８が直前の直線座標Ｌｎ－１６～Ｌｎ－９の延長線に対してなす角θが所定の閾値範囲内（－２°≦θ≦＋２°）を超過する角度（－２°＞Σθまたは＋２°＜Σθ）が検出される。なお、ここでは、直線座標Ｌｎ－１５～Ｌｎ－８の区間において、全てのなす角θが所定の閾値範囲内（－２°≦θ≦＋２°）を超過する角度（－２°＞Σθまたは＋２°＜Σθ）とする。

ここでの車両Ｍのカーブ走行中では、ロケータ演算部１３が上記ステップＳ１０の累積角Σθをリセット（ゼロリセット）すると共に、最新の直線座標Ｌｎ－１５～Ｌｎ－８を、その都度、格納している地図データに投影して関連付ける。そして、上記ステップＳ１１において、ロケータ演算部１３が所定の周期毎に生成した直線座標Ｌｎ－１５～Ｌｎ－８を車両ＩＤと共に管制装置１００に送信（アップロード）する。

さらに、車両Ｍが車線変更する状態について、図１０および図１１に基づいて、説明する。

例えば、図１０および図１１に示すように、車両Ｍが車線変更する状態では、上記ステップＳ６において、ロケータ演算部１３によって、所定の周期（例えば、５００ｍｓｅｃ～１ｓｅｃの間隔）毎に生成された一次関数パラメータである直線座標Ｌｎ－１４，Ｌｎ－８が直前の直線座標Ｌｎ－１５，Ｌｎ－９の延長線とのなす角θが所定の閾値範囲内（－２°≦θ≦＋２°）を超過する角度（－２°＞Σθまたは＋２°＜Σθ）が検出される。なお、ここでは、車線変更中の直線座標Ｌｎ－１３～Ｌｎ－９（位置座標Ｐｎ－１４～Ｐｎ－９）およびＬｎ－７（位置座標Ｐｎ－８～Ｐｎ－７）の区間における上記なす角θが全て所定の閾値範囲内（－２°≦θ≦＋２°）であるものとする。

車両Ｍが位置座標Ｐｎ－１４のときにおいて、上記ステップＳ６のロケータ演算部１３が直線座標Ｌｎ－１４と直前の直線座標Ｌｎ－１５の延長線とのなす角θが所定の閾値範囲内（－２°≦θ≦＋２°）を超過する角度（－２°＞Σθまたは＋２°＜Σθ）と判定すると、上記ステップＳ１１において、車両ＩＤと共に直線座標Ｌｎ－１４を管制装置１００に送信（アップロード）し、格納している道路地図データに投影して関連付ける。なお、位置座標Ｐｎ－１４～Ｐｎ－９の区間では、車両Ｍが直進走行している状態である。

その後、車両Ｍが位置座標Ｐｎ－８のときにおいて、上記ステップＳ６のロケータ演算部１３が直線座標Ｌｎ－８と直前の直線座標Ｌｎ－９の延長線とのなす角θが所定の閾値範囲内（－２°≦θ≦＋２°）を超過する角度（－２°＞Σθまたは＋２°＜Σθ）と判定すると、上記ステップＳ１１において、車両ＩＤと共に直線座標Ｌｎ－１４を管制装置１００に送信（アップロード）し、格納している道路地図データに投影して関連付ける。なお、位置座標Ｐｎ－８～Ｐｎ－７の区間では、車両Ｍが直進走行している状態である。

以上に説明したように、車両Ｍは、直進走行中では所定の周期で車両ＩＤおよび車速のみを管制装置１００に送信（アップロード）し、最新の直線座標Ｌｎを管制装置１００に送信（アップロード）しないでロケータ演算部１３に格納している道路地図データに記憶する。

また、車両Ｍは、カーブ走行、車線変更など直前の直線座標Ｌｎ－１の延長線に対する最新の直線座標Ｌｎのなす角θが所定の閾値（±２°）を超過した場合のみ、車両ＩＤ、車速および最新の直線座標Ｌｎを管制装置１００に送信（アップロード）する。

なお、上記では説明していないが、車両Ｍは、右左折時においても、直線座標Ｌｎ－１の延長線に対する最新の直線座標Ｌｎのなす角θが所定の閾値（±２°）超過するため、最新の直線座標Ｌｎを管制装置１００に送信（アップロード）するものである。

次に、車両の交通システムである管制装置１００が実行する制御例について、図１２および図１３のフローチャートに示すルーチンに基づいて説明する。

車両の交通システムである管制装置１００は、図１２に示すように、新たな車両ＩＤの位置座標Ｐｎを受信する（Ｓ２１）と、その位置座標Ｐｎから車両ＩＤをマッピング（地図データに登録）する（Ｓ２２）。ステップＳ２１において、新たな車両ＩＤの位置座標Ｐｎを道路地図情報統合＿ＥＣＵ１０１が受信すると、ステップＳ２２において、道路地図情報統合＿ＥＣＵ１０１は、格納している地図情報に車両ＩＤの位置座標Ｐｎを関連付ける。

なお、管制装置１００は、既にマッピング（地図データに登録）されている車両ＩＤの車速情報を受信する（Ｓ３１）と、その車両ＩＤの走行軌跡を特定する（Ｓ３２）。このステップＳ３２では、道路地図情報統合＿ＥＣＵ１０１が登録されている車両ＩＤの実走行軌跡である前回（直近）の直線座標Ｌｎ－１または推定走行軌跡を地図データから探索して特定する。

次に、管制装置１００は、車両ＩＤの最新の直線座標Ｌｎを受信したか否かを判定する（Ｓ３３）。このステップＳ３３では、道路地図情報統合＿ＥＣＵ１０１によって、車両ＩＤの最新の直線座標Ｌｎが受信されたか否かが判断される。

ステップＳ３３において、道路地図情報統合＿ＥＣＵ１０１は、車両ＩＤの最新の直線座標Ｌｎが受信されていない場合、管制装置１００は、車両ＩＤの車速情報から移動距離を演算する（Ｓ３４）。このステップＳ３４では、道路地図情報統合＿ＥＣＵ１０１によって、車両ＩＤの車速情報から移動距離が演算される。

そして、管制装置１００は、車両ＩＤの推定走行軌跡を延長する（Ｓ３５）。このステップＳ３５では、道路地図情報統合＿ＥＣＵ１０１が車両ＩＤの移動距離から直前までの推定走行軌跡の延長線上に最新の走行推定軌跡を延長してマップマッピング（道路地図データに登録）する。

なお、管制装置１００は、ステップＳ３３において、道路地図情報統合＿ＥＣＵ１０１は、車両ＩＤの最新の直線座標Ｌｎを受信した場合、車両ＩＤの最新の直線座標Ｌｎと地図情報のマッチング処理を実行する（Ｓ３６）。このステップＳ３６では、道路地図情報統合＿ＥＣＵ１０１が車両ＩＤの前回の推定走行軌跡または直線座標Ｌｎ－１に対して車両ＩＤの直線座標Ｌｎを道路地図データとのマッチング処理をする。

そして、管制装置１００は、地図情報に車両ＩＤの最新の直線座標Ｌｎをマップマッピングする（Ｓ３７）。このステップＳ３７では、道路地図情報統合＿ＥＣＵ１０１が車両ＩＤの前回の推定走行軌跡または直線座標Ｌｎ－１に連続するように車両ＩＤの最新の直線座標Ｌｎをマップマッピングする。

ここで、管制装置１００が車両Ｍの推定走行軌跡および実走行軌跡のマップマッピングについて図１４および図１５に基づいて、説明する。

管制装置１００は、車両Ｍが直進走行している状態では、図１４および図１５に示すように、上記ステップＳ３１において、所定の周期毎に車両ＩＤと車速Ｖｎの情報のみ車両Ｍから受信し、この車両ＩＤから、上記ステップＳ３１において、ここでは破線で示す車両Ｍの直前の推定走行軌跡Ｔｎ－１を特定する。なお、管制装置１００は、車両Ｍから直前の直線座標（Ｌｎ－１）を受信していた場合には、車両ＩＤの当該直線座標（Ｌｎ－１）を特定する。

そして、管制装置１００は、上記ステップＳ３４およびステップＳ３５において、直前に受信した車両Ｍの車速Ｖｎ－１から移動距離を演算した推定走行軌跡Ｔｎ－１または直線座標（Ｌｎ－１）の延長線上に最新の車速Ｖｎから移動距離を演算した破線で示す推定走行軌跡Ｔｎを延長してマップマッピング（道路地図データに登録）する。

一方、管制装置１００は、車両Ｍがカーブ走行している状態では、図１４に示すように、車両Ｍから直線座標Ｌｎ－１５～Ｌｎ８を受信する毎に、ステップＳ３６において実線で示す直線座標Ｌｎ－１５～Ｌｎ８を道路地図データとマッチング処理して、ステップＳ３７において、車両ＩＤと共にマップマッピングする。

また、管制装置１００は、車両Ｍが車線変更する状態では、図１５に示すように、受信した車両ＩＤの実線で示す直線座標Ｌｎ－１４をマップマッピングする。

そして、次の周期では、管制装置１００は、車両ＩＤと車速Ｖｎの情報のみ受信するため、直前の直線座標Ｌｎ－１４の延長線上に最新の車速Ｖｎ－１３から移動距離を演算した破線で示す推定走行軌跡Ｔｎ－１３を延長してマッピング（地図データに登録）する。なお、管制装置１００は、破線で示す推定走行軌跡Ｔｎ－１３～推定走行軌跡Ｔｎ－９までの区間においては、所定の周期毎に車両Ｍが直進走行している状態と同じ制御を実行する。

そして、管制装置１００は、車両Ｍから直線座標Ｌｎ－８を受信すると、受信した車両ＩＤの実線で示す直線座標Ｌｎ－８をマッピング（地図データに登録）する。

以上の説明したように、管制装置１００は、車両Ｍが直進走行している際には、車両Ｍから直線座標Ｌｎが送信されないため、例えば、５００ｍｓｅｃ～１ｓｅｃの所定の周期で受信する車両ＩＤの車速Ｖｎから移動距離を演算して車両Ｍの推定走行軌跡Ｔｎを道路地図データに登録（マップマッチング）する。

また、管制装置１００は、カーブ走行、車線変更、右左折など車両Ｍの進行方向が所定の角度（±２°）を超えて変化したときだけ、車両Ｍから直線座標Ｌｎが送信されるため、位置情報データを処理する負荷が軽減されると共に、保存するデータ量を僅少化することができる。すなわち、管制装置１００は、複数の車両（Ｍ）からの自車位置を示す経度/緯度の情報量である通信データ量が抑えられるため、複数の車両（Ｍ）との通信負荷、データの処理負荷および複数の車両（Ｍ）の位置情報を保存するデータ保存容量が低減される。

以上から、本実施の形態の車両の走行軌跡送信システムおよび車両の交通システムは、管制装置１００と複数の車両（Ｍ）との通信負荷および、管制装置１００によるデータ処理負荷、データ保存容量を削減することができる。

なお、管制装置１００は、道路地図データ上の複数の車両（Ｍ）のそれぞれの走行軌跡を解析することで、工事区間、駐車車両（故障車など）の有無、渋滞情報、事故情報などの有無、車線規制などの走行支援データを各車両（Ｍ）に配信するものである。

また、ロケータユニット１２のロケータ演算部１３および管制装置１００の道路地図情報統合＿ＥＣＵ１０１は、中央処理装置（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの記憶装置などを含むプロセッサを有している。また、プロセッサの複数の回路の全て若しくは一部の構成は、ソフトウェアで実行してもよい。例えば、ＲＯＭに格納された各機能に対応する各種プログラムをＣＰＵが読み出して実行するようにしてもよい。

さらに、プロセッサの全部若しくは一部の機能は、論理回路あるいはアナログ回路で構成してもよく、また各種プログラムの処理を、ＦＰＧＡなどの電子回路により実現するようにしてもよい。

以上の実施の形態に記載した発明は、それらの形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得るものである。

例えば、開示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、述べられている課題が解決でき、述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得るものである。

１・・・走行制御システム
１０・・・走行制御装置
１２・・・ロケータユニット
１３・・・ロケータ演算部
１３ａ・・・地図情報取得部
１３ｂ・・・自車位置推定部
１３ｃ・・・走行環境認識部
１５・・・車輪速センサ
１６・・・ジャイロセンサ
１７・・・ＧＮＳＳ受信機
１８・・・送受信機
１９・・・高精度道路地図データベース
１００・・・管制装置
１０１・・・道路地図情報統合＿ＥＣＵ
１０２・・・送受信機
Ｌｎ・・・直線座標（一次関数パラメータ）
Ｍ・・・車両
ＮＷ・・・ネットワーク環境
Ｐｎ・・・位置座標
Ｔｎ・・・推定走行軌跡
Ｖｎ・・・車速
Σθ・・・累積角
θ・・・なす角

Claims (6)

1. 測位信号を受信するＧＮＳＳ受信機と、
   外部装置と情報を送受信する車両側送受信機と、
   道路地図情報に基づいて演算するロケータ演算装置と、
   車輪の回転速度を検出する車輪速センサと、
   角速度または角加速度を検出するジャイロセンサと、
   加速度を検出する加速度センサと、
   を備えた車両の走行軌跡送信システムであって、
   前記ロケータ演算装置は、所定の周期毎に前記ＧＮＳＳ受信機で受信した測位信号に基づき取得した最新の第１の位置座標と一周期前の第２の位置座標を結ぶ一次関数パラメータとして最新の第１の直線座標を生成し、前記第１の直線座標が前記一周期前に生成した第２の直線座標の延長線に対するなす角が所定の閾値を超過したとき、前記車両側送受信機から前記外部装置に車両識別情報と共に前記第１の直線座標の情報を送信することを特徴とする車両の走行軌跡送信システム。
2. 前記ロケータ演算装置は、前記第１の直線座標が前記一周期前に生成した第２の直線座標の延長線に対する前記なす角が前記所定の閾値以内のとき、過去の前記なす角を累積し、前記累積した前記なす角の総角度が前記所定の閾値を超過したとき、前記車両側送受信機から前記外部装置に車両識別情報と共に前記第１の直線座標の情報を送信することを特徴とする請求項１に記載の車両の走行軌跡送信システム。
3. 前記ロケータ演算装置は、前記所定の周期毎に前記車輪速センサで検出した前記車輪の前記回転速度から車速を算出し、前記車両識別情報と共に前記車速を前記車両側送受信機から前記外部装置に送信することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両の走行軌跡送信システム。
4. 前記ロケータ演算装置は、前記所定の周期毎に生成した前記第１の直線座標を前記道路地図情報にマッピングすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両の走行軌跡送信システム。
5. 請求項３に記載の車両の走行軌跡送信システムと前記情報を送受信する装置側送受信機を有する管制装置を備えた車両の交通管制システムであって、
   装置側送受信機に接続され、道路地図データが格納されたサーバー装置を有し、
   前記サーバー装置は、前記車両識別番号の前記第１の直線座標を受信した場合、前記道路地図データに前記車両識別番号の過去の第１の走行軌跡を探索して、前記第１の直線座標を前記道路地図データにマッチング処理して新たな第２の走行軌跡としてマッピングすることを特徴とする車両の交通管制システム。
6. 前記サーバー装置は、前記車両識別番号の前記車速のみ受信した場合、前記車速から移動距離を算出し、前記車両識別番号の過去の前記第１の走行軌跡の延長線上に前記移動距離に応じた新たな前記第２の走行軌跡を前記道路地図データにマッピングすることを特徴とする請求項５に記載の車両の交通管制システム。

Images