JP2687645B2 - 車両用位置標定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、車両用位置標定装置、特に道路上の通行区
分帯表示用の断続白線やガードレール等の道路構造物を
利用して車両の現在位置を標定する車両用位置標定装置
に関する。

［従来の技術］ 従来より、車速センサや方位センサなどの各種センサ
を用いて道路上における車両の現在位置を標定して運転
者に表示する、いわゆるナビゲーションシステムが知ら
れており、高速道路などの自動車専用道路網の発達を背
景として、運転者の疲労防止や安全走行の観点からその
実用化が強く要望されている。

ナビゲーションシステムにおいては、車両の現在位置
を正確に標定することが必須であり、このための装置が
従来より種々提案されている。その一例として、実開昭
64−38509号公報に開示されたナビゲーション装置があ
る。

第８図はこの従来装置の構成ブロック図を示したもの
であり、車両に取り付けられた地磁気センサ10と車速セ
ンサ12によりそれぞれ車両の方位及び走行距離が計測さ
れる。そして、この方位及び走行距離に基づいて制御装
置14が逐次、車両の現在位置を算出する構成である。ま
た、車両には、走路の路側に予め設けられたビーコン16
から送信される位置コードを受信するアンテナ18及び受
信機20が取り付けられており、受信した位置コードから
ビーコン16の設置点の絶対座標が検出される。そして、
検出された絶対座標は前記制御装置14に送られ、車速セ
ンサ12にて計測された走行距離に基づいて算出された現
在位置をビーコン16の絶対座標により適宜補正するので
ある。そして、このように補正された車両の現在位置は
記憶装置22に記憶された地図データと共にCRT表示器24
に表示され、運転者に教示される構成である。

また、従来においては、特開昭61−204503号公報に開
示された移動体の位置検知方式に示されるように、走行
路に沿って予め所定間隔おいて光学的に識別可能なマー
クを付し、このマークを移動体に設けられたカメラなど
の映像センサなどで撮影し、得られた映像信号から移動
体の移動方向や移動距離を求めることも提案されてい
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来技術には幾つかの問題があっ
た。実開昭64−38509号公報に開示された装置において
は、車速センサにて検出された車速を積分して走行距離
を算出し、車両の現在位置を推測するものであるが、車
速と走行距離との関係は車両走行時の環境条件によって
大きく変化するため、種々の走行条件下において常に高
精度に現在位置を推測することが困難である問題があっ
た。

すなわち、車両走行時のタイヤ圧力の変化、雨天時走
行、路面表面の経時的劣化等に起因するタイヤと路面と
のスリップ率の変化によって車速と走行距離との間の１
次関係に少なくない誤差が生じ、このため車両走行条件
によっては実際の車両の現在位置と推測された車両の現
在位置との間に大きな差異が生じてしまうのである。も
ちろん、推測された現在位置座標を補正するための位置
ビーコンを多数路側に設置して誤差を解消することも考
えられるが、このように多数の位置ビーコンを配置する
ことは困難であり実用的でない。

また、特開昭61−204503号公報に開示された方式にお
いても、新たに車両の走行路に沿ってマークを多数設置
しなければならず、実用上問題があった。

本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、
その目的は車両走行時の環境条件によらず常に正確にか
つ容易に車両の現在位置を標定することが可能な車両用
位置標定装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の車両用位置標定
装置は、第１図に示すように道路上の通行区分帯表示用
の断続白線並びに道路構造物を認識する道路環境認識手
段１と、前記道路上の通行区分帯表示用の断続白線並び
に道路構造物の位置を予め記憶する道路環境記憶手段２
と、位置標定開始を指令する開始信号発生手段４と、こ
の開始信号により作動を開始し、前記道路環境認識手段
にて認識された環境情報及び前記道路環境記憶手段に記
憶された距離情報を照合し、車両の現在位置を標定する
位置標定手段３とを具備することを特徴としている。

［作用］ 本発明の車両用位置標定装置はこのような構成を有し
ており、車両走行路に新たに位置ビーコンやマークを多
数設けることなく、道路に既設されている通行区分帯表
示用の断続白線や道路構造物を巧みに利用して現在位置
標定を行うものである。

すなわち、目的地へ到達するために走行すべき道路上
に存在する通行区分帯表示用の断続白線やガードレー
ル、道路標識、歩道橋などの道路構造物等に関する地図
データを基準位置からの距離と共に予めデータとして道
路環境記憶手段に記憶しておく。そして、車両が道路を
走行中に車両の所定位置に設けられた道路環境認識手段
により逐次これらの通行区分帯表示用の断続白線及び道
路構造物を認識し、予め記憶されている地図データと照
合する。

このように、既に道路上に固設され環境条件によって
その位置が変化しない道路構造物を被測定物として認識
して車両の現在位置を標定することにより、車両走行時
の環境条件によらず、かつ容易に車両の現在位置を正確
に表示することが可能となる。

［実施例］ 以下、図面を用いながら本発明に係る車両用位置標定
装置の好適な実施例を説明する。

第２図は本実施例の構成ブロック図である。道路環境
認識手段として、通行区分帯表示用の断続白線及び路側
のカードレールを認識する左右一対のCCD固体撮像素子3
0,32及び道路上部の構造物を認識するCCD固体撮像素子3
4並びに補助的な道路環境認識手段としてタイヤの回転
数を検出するタイヤ回転数センサ36が設けられている。

第３図にこれらセンサ30,32,34の車両への取付け説明
図を示す。通行区分帯表示用白線及びガードレールを認
識するCCD固体撮像素子30,32は第３図（Ａ）に示すよう
に車両の左右のサイドミラーに取付けられる。同図
（Ｂ）には車両の右側サイドミラーに取付けられたCCD
固体撮像素子30の一部拡大図が示されており、ミラー下
部に集光用レンズ30aが設けられ、この集光レンズ30aに
よって集光された光をミラー内部に設けられたCCD素子3
0bに結像する構成である。そして、CCD固体撮像素子32
も左側サイドミラーに同様に取付けられている。

一方、速度標識や歩道橋などの道路上部の構造物を認
識するCCD固体撮像素子34は、車両のルームミラーに取
付けられる。同図（Ｃ）にはCCD固体撮像素子34がルー
ムミラーに取付けられた一部拡大図が示されており、ミ
ラー上部に集光用レンズ34aが取付けられ、車両のフロ
ントガラス35を経て入射した光を集光してミラー内部に
設けられたCCD素子34bに結像する。

そして、これらセンサ30,32,34からの画像情報は第２
図に示されるようにI/Oポート38を介して各種の演算処
理を行うCPU40に送られる。このCPU40は位置標定手段と
しての機能を有し、入力された画像情報を基に所定の処
理を行って車両の現在位置を標定する。

今、車両の左右サイドミラーに取付けられたCCD固体
撮像素子30,32にて得られた通行区分帯表示用白線から
車両の現在位置を標定する場合を考える。第４図（Ａ）
に示すように符号Ｗ、Ｒ、Ｍなる位置にそれぞれ通行区
分帯表示用白線、車両、CCD固体撮像素子32が位置して
いると、これらの幾何学的位置関係は同図（Ｂ）に示さ
れるものとなる。但し、左サイドミラーに取付られたCC
D固体撮像素子32の集光レンズ32aにてCCD素子32b上に結
像されるＲ、Ｗの像をそれぞれＳ、Ｄとし、集光レンズ
32aの路面からの高さをｈ、その焦点距離をｆとした。
同図（Ｂ）の幾何学的関係から容易に理解されるよう
に、 MR/SM＝RW/DS なる関係が成り立ち、従って車両と通行区分帯表示用白
線との距離ｘは、 ｘ＝（h/f）・DS により算出することができる。

一方、走行距離は以下のようにして算出することがで
きる。第５図（Ａ），（Ｂ）には左右のサイドミラーに
取付けられたCCD固体撮像素子30、32に入力される画像
の時間的変化を模式的に示したものであり、車両が追い
越し車線並びに走行車線の二車線を有する自動車専用道
路の走行車線を走行中は、車両左側に連続した通行区分
帯表示用白線（以下、連続白線という）が存在し、車両
右側には断続する通行区分帯表示用白線（以下、断続白
線という）が存在するため、車両の左右サイドミラーに
取付られたCCD固体撮像素子30,32に入力される画像はそ
れぞれ第５図（Ａ），（Ｂ）に示される画像となる。な
お、図においては走行車線走行中に車両運転者が左側に
ステアリングを操作した場合を想定しており、このため
同図（Ａ），（Ｂ）においてその白線が直線ではなく曲
線となっている。

さて、CCD固体撮像素子32に入力される連続白線画像
からは、前述したようにその幾何学的位置関係から車両
と連続白線までの距離が算出される。同図（Ｃ）には算
出された車両と連続白線との距離を時間に対してプロッ
トしたものである。一方、右側サイドミラーに取付けら
れたCCD固体撮像素子30に入力される画像は同図（Ｂ）
に示されるように断続白線であり、このため図中破線領
域で示すように白線が存在する明領域と白線が存在しな
い暗領域が交互にCCD固体撮像素子30へ入力する。

本実施例においては、この断続白線による明暗の繰返
し回数をカウントすることにより基準地点からの距離を
求めるのである。すなわち、まずCPU40内に設けられた
不図示のカウンタによって断続白線の繰返し回数をカウ
ントする。そして、基準地点からの断続白線及びその距
離が予め格納された道路環境記憶手段としてのROM42乃
至RAM44にアクセスして格納されたデータを読出し照合
して車両の現在位置を標定する。

このように、本発明は既設で、かつ環境条件によって
変化しない道路構造物を被測定物に採用しているため、
走行条件によらず現在位置を標定することができる。そ
して、標定された現在位置は車両総合制御コンピュータ
46に送られ、現在位置のデータを基にして車両のステア
リングを制御するステアリング用コンピュータ48、ABS
（アンチロックブレーキシステム）用コンピュータ50、
TRC（トラクション）用コンピュータ52、4WS（４輪操
舵）用コンピユータ54、E/G（エンジン）制御用コンピ
ュータ56、ECT（（電子制御トランスミッション）用コ
ンピュータ58等の各コンピュータにデータを供給して現
在位置に応じた最適の車両制御を行うことができる。

なお、本実施例における車両用位置標定装置を作動さ
せる際には、高速道路を利用するときの出入口であるイ
ンターチェンジ（以下、ICという）付近の特定の道路環
境を利用すればよい。第６図にIC進入時の道路環境の車
両走行に伴なう経時的変化の説明図、そして第７図にIC
近傍の道路環境の変化を利用した本実施例の車両位置標
定装置の作動並びに停止のフローチャートを示す。

周知のように、ICにおいては本車線に加速車線が合流
し、その合流地点には本車線の断線白線よりもピッチの
小さい断続白線によってその境界が明示されている。そ
して、加速車線の左右の路側には連続白線が敷設されて
いる。従って、車両が加速車線から本車線に進入する際
には、車両の左右サイドミラーに取付けられたCCD固体
撮像素子30,32によって検出される白線は、第６図に示
すように車両位置の変化に伴なって次のように変化す
る。

位置A;左−連続白線、右−連続白線 位置B:左−連続白線、右−小ピッチ断続白線 位置C:左−検出不可、右−検出不可 位置D:左−小ビッチ断続白線、右−断続白線 位置E:左−連続白線、右−断続白線 位置F:左−連続白線、右−検出不可 このように、車両の位置によって検出される白線の種
類が変化するため、例えば、車両位置Ｅの地点から本装
置を作動させる時には、左−連続白線、右−断続白線な
る検出が行われた時に作動させれば良いことになる。以
下、第７図のフローチャートを用いてより詳細に説明す
る。

まず、ステップ100にて車両が料金所を通過したか否
かが判断される。このステップ100にてYES、つまり車両
が一般道路から高速道路へ進入したと判定されたときに
は次のステップ102に移行する。

このステップ102では車両の左右に取付けられたCCD固
体撮像素子30、32にて検出される白線が共に連続白線で
あるか否かが判断される。前述したように、ICの加速車
線にはその左右路側に連続白線が敷設されており、従っ
てこのステップ102にてYESと判定されたときには、車両
が第６図に示す位置Ａを走行していることを意味する。
そして、次のステップ104にてカウントＩ＝０と初期化
し、ステップ106及びステップ108にて進入IC並びに出口
ICのリクエストとインプットを不図示の入力装置を用い
て行う。

このように、加速車線において各パラメータの初期設
定が行われた後、次のステップ110にて左右のCCD固体撮
像素子30,32の白線検出状態が再び判断される。このス
テップ110にて左右とも白線検出不可であると判定され
た時には、前述したように車両が加速車線と本車線との
合流地点すなわち位置Ｃを走行していることを意味す
る。そして、次のステップ112にて左−小ピッチ断続白
線、右−断続白線であるか否かが判断される。車両が加
速車線から本車線に進入し、位置Ｄを走行している時に
はこの条件が満たされ、次のステップ114に移行する。
このステップ114では白線検出状態が左−連続白線であ
るか否かが判断される。車両が本車線の走行車線上を位
置Ｄから位置Ｅへと移動した際にはこの条件が満たさ
れ、この時点で車両がIC進入を完了したことを意味し、
開始信号により本実施例の車両用位置標定装置が作動を
開始することとなる。

すなわち、ステップ116にて右CCD固体撮像素子30で断
続白線を検出する毎にカウントＩを１ずつ増加させ、Ｉ
＝Ｉ＋１とする。進入ICの位置をＫとすると、このとき
の車両の進入ICに対する相対位置Ｌは次のステップ118
に示されるようにＬ＝Ｉ＋Ｋとなる。そして、ステップ
116、ステップ118の処理が白線検出状態が左−連続白線
（ステップ120）なる条件を満足しなくなるまで繰返し
行い、断続白線の繰返し回数をカウントして車両の相対
位置を標定する。このように、車両が本車線の走行車線
を走行中は、左−連続白線なる条件が満たされるため、
ステップ116〜ステップ122の一連の処理が繰返され、車
両の相対位置標定が行われるが、車両が走行車線から追
い越し車線へと車線変更する場合や（第６図位置Ｆ）夜
間走行のように左−連続白線なる条件が満足されない場
合が生じる。この場合には、断続白線の繰返し回数をカ
ウントすることができず、従ってステップ116〜ステッ
プ122の一連の処理によって車両の現在位置を標定する
ことはできない。このため、本実施例においてはこのよ
うな場合に対応すべく、以下のような処理を行って車両
の現在位置標定を行っている。

すなわち、本実施例においては第２図の構成ブロック
図に示すようにCCD固体撮像素子30,32,34に加え、タイ
ヤの回転数を検出する回転数センサ36を設けている。そ
して、このタイヤ回転数センサ36の検出信号は、CCD固
体撮像素子30,32,34と同様にI/Oポート38を介してCPU40
に送られる。CPU40は入力されたタイヤ回転数に基づき
走行距離を算出し、車両の現在位置を標定する。この間
の処理の流れを詳述すると以下のようになる。

第７図のステップ120にてNO、すなわち車両が追い越
し時や夜間走行時で左−連続白線の条件が満足されない
時にはのフローに移行する。このフローにおいては、
まず現在のカウント数Ｉとステップ108にてインプット
された出口ICOに相当するカウント数ｆ（Ｏ）との大小
関係が比較される（ステップ124）。このステップ124に
てYES、すなわち現在のカウント数が出口ICに相当する
カウント数を越えていると判定されたときには、車両が
目的地である出口ICに既に到達したことを意味するから
本実施例の位置標定装置の動作を停止する。

一方、このステップ124にてNOと判定された時には、
タイヤ回転数センサ36からの検出信号によりCPU40がこ
の間の走行距離を算出する（ステップ126）。また、CPU
40は走行距離を算出するとともに、算出された走行距離
に対応したカウント数Ｉを算出する（ステップ128）。
そして、算出されたカウント数Ｉを基準地点である進入
ICの位置Ｋに加算し、ステップ118と同様にして車両の
基準地点からの相対位置Ｌを標定する（ステップ13
0）。

そして、車両が追い越し走行や夜間走行から通常の走
行状態へ移行したときには、再び左−連続白線なる条件
が満足されることとなり、従ってステップ132にてYESと
判定され、ステップ116に復帰して前述した断続白線の
繰返し回数による位置標定が行われる。

なお、このようなタイヤ回転数センサによる車両の位
置標定には従来技術と同様にその位置標定に誤差が生じ
てしまう問題がある。このような場合には例えば次のよ
うにしてこの誤差を解消することが可能である。すなわ
ち、速度表示板や歩道橋等の道路上部の構造物を検出す
るCCD固体撮像素子34からの検出信号に基づき、CPU40が
ROM42乃至RAM42に格納された上部構造物に関する距離デ
ータと照合してその絶対位置を標定し、前述したステッ
プ126にて計測される走行距離をこの絶対位置を用いて
補正すればよい。

また、本実施例においては断続白線の繰返し回数を用
いて位置を標定したが、本発明はこれに限られるもので
はなく、例えば左右のCCD固体撮像素子30、32にて路側
に設置されたガードレールを検出し、そのガードレール
の足の数や設置されている反射板の数をカウントするこ
とにより位置標定を行ってもよい。

更に、本実施例においては道路環境認識手段としてCC
D固体撮像素子を用いているが、超音波やミリ波あるい
はレーザー光線を用いたレーダ装置などの能動素子によ
って道路環境を認識することも可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る車両用位置標定装
置によれば、車両の現在位置を容易かつ高精度に標定す
ることが可能となり、ナビゲーションシステムへの応用
等に供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る車両用位置標定装置の構成ブロッ
ク図、 第２図は本発明に係る車両用位置標定装置の一実施例の
構成ブロック図、 第３図は同実施例におけるセンサー取付け説明図、 第４図は同実施例における距離算出説明図、 第５図は同実施例におけるCCD入力画像と距離変化の説
明図、 第６図は同実施例におけるIC進入の説明図、 第７図は同実施例におけるIC進入フローチャート図、 第８図は従来装置の構成ブロック図である。 30…CCD固体撮像素子 32…CCD固体撮像素子 34…CCD固体撮像素子 36…タイヤ回転数センサ 40…CPU 42…ROM 44…RAM

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−135718（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−52300（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−219400（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−302900（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−12530（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−83423（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−123972（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−88403（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−210483（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−115300（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−28614（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−193309（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−157998（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−176518（ＪＰ，Ａ) 特公 昭56−41925（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭58−42482（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】道路上の通行区分帯表示用の断続白線並び
   に道路構造物を認識する道路環境認識手段と、 前記道路上の通行区分帯表示用の断続白線並びに道路構
   造物の位置を予め記憶する道路環境記憶手段と、 位置標定開始を指令する開始信号発生手段と、 この開始信号により作動を開始し、前記道路環境認識手
   段にて認識された環境情報及び前記道路環境記憶手段に
   記憶された距離情報を照合し、車両の現在位置を標定す
   る位置標定手段と、 を具備することを特徴とする車両用位置標定装置。