JP4553033B2 - 現在位置算出装置及びプログラム - Google Patents
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Description
また、上記課題を解決するためになされた請求項1に記載の現在位置算出装置は、絶対位置情報取得手段と、相対移動情報取得手段と、移動軌跡算出手段と、道路データ取得手段と、現在位置候補設定手段と、道路リンク列特定手段と、走行可能領域中央軌跡算出手段と、現在位置候補更新手段と、推定走行位置特定手段と、評価手段と、現在位置決定手段とを備える。絶対位置情報取得手段は、自車両の絶対位置を特定可能な情報である絶対位置情報を取得し、相対移動情報取得手段は、自車両の相対的な移動情報を取得し、移動軌跡算出手段は、移動情報取得手段により取得された移動情報に基づいて過去の自車両の移動軌跡を算出し、道路データ取得手段は、道路リンク及び道路の幅員の情報を取得する。また、現在位置候補設定手段は、絶対位置情報取得手段により取得される絶対位置情報に基づき、道路データ取得手段により取得される道路リンクの中から自車両が走行している可能性のある道路リンクを複数抽出し、抽出した各々の道路リンク上に現在位置の候補となる現在位置候補を設定する。また、道路リンク列特定手段は、設定されている現在位置候補の位置する道路リンクを起点として、そこから自車両が走行可能な道路リンク列を現在位置候補毎に少なくとも一つ、道路データ取得手段から取得される道路リンクに基づいて特定する。また、走行可能領域中央軌跡算出手段は、道路リンク列特定手段により道路リンク列が特定されると、道路リンク列毎に、道路データ取得手段により取得される幅員の情報に基づいて自車両の走行可能領域を算出するとともに、その算出した走行可能領域の中央部を示す走行可能領域中央軌跡を算出する。現在位置候補更新手段は、相対移動情報取得手段により取得される移動情報に基づき、設定されている現在位置候補の位置をそれぞれ更新する。また、推定走行位置特定手段は、走行可能領域中央軌跡算出手段により算出された走行可能領域中央軌跡のうち、移動軌跡算出手段により算出された移動軌跡と最も一致性が高いと判断される走行可能領域中央軌跡を所定のタイミング毎に選択するとともに、選択した走行可能領域中央軌跡上にパターンマッチ基準点を設定し、以降、移動軌跡算出手段により算出された移動軌跡の起点をパターンマッチ基準点とすることによって移動軌跡より求まる位置を推定走行位置として特定する。また、評価手段は、推定走行位置特定手段により推定走行位置が特定されると、その特定された推定走行位置と、走行可能領域中央軌跡算出手段により算出されている各走行可能領域中央軌跡とに基づいて各走行可能領域中央軌跡に対応する道路リンク列上に存在する現在位置候補の評価を行う。現在位置決定手段は、評価手段により各現在位置候補の評価が行われると、相対的に評価の高い現在位置候補を一つ選択し、その選択した現在位置候補を、道路リンク上の自車両の現在位置として決定する。
また、このように、所定のタイミング毎にパターンマッチ基準点を設定して移動軌跡の起点とすることにより、演算回数を抑えながら、精度よく推定走行位置を特定することができる。
また、道路リンク列特定手段は、直進方向に連なる道路リンクを優先して道路リンク列を特定するようになっているとよい(請求項3)。
また、評価手段は、推定走行位置特定手段により特定された推定走行位置と、走行可能領域中央軌跡算出手段により算出されている各走行可能領域との間の距離に基づき、前記評価を行うようになっていてもよい(請求項6)。
ところで、評価手段により前記各現在位置候補の評価が行われると、相対的に評価の低い現在位置候補を選択し、その選択した現在位置候補を処理対象から削除(除外)する現在位置候補削除手段をさらに備えるように現在位置算出装置を構成するとよい(請求項7)。
図1は、本発明の現在位置算出装置の機能が組み込まれたナビゲーション装置20の概略構成を示すブロック図である。
無線通信部25は、路側に設置された光ビーコンや電波ビーコン等を介してVICSの情報センタから事故情報や渋滞情報等を取得したり、パケット通信網を介してサーバから観光案内情報等を取得したりする。
次に、ナビゲーション装置20の動作のうち、本発明に関連する動作である現在位置表示動作について、図2のフローチャートを用いて説明する。現在位置表示動作は、ナビゲーション装置20への電力供給が開始された際に実行が開始される。
制御部39は、現在位置表示動作の実行を開始すると、まず、絶対位置検出処理を実行する(S105)。この絶対位置検出処理では、GPS信号受信部22より得られた信号に基づいて自車両の絶対位置、移動速度、及び、絶対方位を検出(演算)する。なお、自車両の絶対位置には、GPS信号受信部22より得られた信号の誤差や計算時の丸め誤差等により、図3(a)に示すように、絶対位置201に対して絶対位置予測誤差範囲202を限度とする位置誤差がある。また、自車両の絶対方位203には、絶対方位予測誤差範囲204を限度とする方位誤差がある。
次に、制御部39は、推測航法演算処理を実行する(S110)。この推測航法演算処理では、ジャイロスコープ23及び距離センサ24から得られる信号に基づき、前回の処理実行時からの自車両の相対移動距離及び相対方位変化量を求め、それらに基づき前回の処理実行時からの走行軌跡(移動軌跡)を算出する。そして、その算出した走行軌跡を過去(前回の処理実行時よりも前)に求めた走行軌跡に継ぎ足すことにより、過去から現在に渡る相対的な走行軌跡を算出する。なお、ここでいう「相対的」というのは、緯度、経度、東西南北といった絶対的な基準ではなく、過去が基準という意味である。また、S105で演算した絶対位置を用い、各センサの誤差を補正して相対移動距離及び相対方位変化量を求めるようになっているとよい。
走行軌跡が更新されたと判定した場合に進むS120では、制御部39は、現在位置候補設定処理を実行する(S120)。この現在位置候補設定処理では、S105で演算した絶対位置及び絶対方位とそれらの予測誤差に基づいて自車両が走行している可能性のあるリンクを、地図データ入力部29を介して地図データを参照して特定し、その特定したリンク上に現在位置候補を設定する。例えば、図3(b)に示すように、自車両の絶対位置が地点211であり、その予測誤差範囲がエリア212であり、自車両の絶対方位が北である場合には、エリア212に掛かるリンクであって、北方向に延びているリンクであるリンク213を特定する。そして、特定したリンク213上の点であって、絶対位置に最も近い点214を現在位置候補として設定する。なお、自車両が走行している可能性のあるリンクは複数特定してもよく、その特定したリンク毎に現在位置候補を設定してもよい。
次に、制御部39は、走行可能パス算出処理を実行する(S125)。この走行可能パス算出処理では、S120で設定された現在位置候補(又は現在位置候補が存在している道路リンク)を起点として、通行規制を考慮して考え得る走行可能な道路リンク列を走行可能パスとして全て算出(特定)する。なお、算出するリンク列の長さは、所定距離以下とする。距離で制限する替わりに、リンク数で、算出する走行可能パスの長さを制限してもよい。また、車両の走行方向を考慮して走行可能パスを算出するようになっているとよい。また、S120で現在位置候補が複数設定された場合は、それぞれの候補毎に走行可能パスを算出する。
次に、制御部39は、走行可能領域中央軌跡算出処理を実行する(S130)。この走行可能領域中央軌跡算出処理では、作成した走行可能パス毎に、地図データに含まれる道路幅員データ(又は、車線数及び車線毎の幅を示す情報)から、走行可能な道路面としての走行可能領域を算出する。その際、通行方向・通行規制(一方通行・双方向通行、右側通行・左側通行)を考慮した走行可能領域を求める。なお、双方向通行の道路リンクであれば、リンクに対して通行可能な領域側のみを、一方通行であればリンクを中心とした両側を走行可能領域とする。走行可能領域を算出すると、その領域の中央部を示す中央線を求め、その中央線を結んで走行可能領域中央軌跡を算出する。
続いて、走行可能領域中央線222a〜222cのそれぞれを短縮又は延長して接続し、走行可能領域中央軌跡223を算出する(図5(d)参照)。
(6)推定走行位置算出処理(S135)
次に、制御部39は、推定走行位置算出処理を実行する(S135)。この推定走行位置算出処理では、過去所定区間(例えば過去200m)の走行軌跡と各走行可能領域中央軌跡とのパターンマッチを行う。この「走行軌跡」というのは、上述したS110において算出された走行軌跡である。パターンマッチは相対軌跡と走行可能領域中央軌跡との距離差・方位差が最も小さくなるように移動・回転することにより行う。移動・回転させる補正量は、相対軌跡の精度上発生し得る誤差、パターンマッチにより発生し得る誤差、及び地図データの精度上発生し得る誤差の範囲内に限定するものとする。その結果、走行軌跡と走行可能領域中央軌跡との一致性が最も高いと判断された走行可能領域中央軌跡上に、以降の処理で起点となるパターンマッチ基準点を生成する(図7参照)。
次に、制御部39は、現在位置候補更新処理を実行する(S140)。この現在位置候補更新処理では、S135で新たに算出した推定走行位置から走行可能領域中央軌跡への最近傍点を道路面上対応点として決定する。そして、道路面上対応点に対応する道路リンク上の位置を新たな現在位置候補とする。これにより各現在位置候補を更新する。
次に、制御部39は、現在位置候補評価処理を実行する(S145)。この現在位置候補評価処理では、推定走行位置と道路面上対応点との距離差及び道路幅員から、走行可能領域からの推定走行位置の乖離距離を求め、これを元に対応する各現在位置候補の確からしさを示す評価値を算出する。この評価値は推定走行方位と対応する走行可能領域中央軌跡の方位との方位差や、絶対位置と道路上対応点との距離差・方位差など、その他の道路形状と走行軌跡・絶対位置との関係から得られる別の指標を組み合わせた値としてもよく、また、それらの所定区間の平均値としたり、過去の積算値と最新の瞬間値に所定の重みづけ係数をかけて積算した値を評価値としたりしてもよい。
次に、制御部39は、現在位置候補削除処理を実行する(S150)。この現在位置候補削除処理では、S145で算出した各評価値に基づき、正しい候補である可能性が低いと相対的に判断できる候補を削除する(以降、処理対象外として扱う)。なお、この判断は、S145で算出した評価値に加え、現在位置候補と絶対位置との距離差等、他の要素を組み合わせて行ってもよい。
次に、制御部39は、現在候補選択処理を実行する(S155)。この現在位置候補選択処理では、各現在位置候補の評価値及び前回の選択結果から、現在位置として表示部26に出力すべき現在位置候補を選択する。選択方法としては、例えば、現在位置候補毎に今回と前回の評価値を合計して最も高い現在位置候補を選択したり、前回選択した現在位置候補の評価値に所定値を足し合わせた上で、最も評価値の高い現在位置候補を選択したりすることが考えられる。
上記実施形態のナビゲーション装置20は、走行可能領域の中央部を示す走行可能領域中央軌跡を算出し、その算出した走行可能領域中央軌跡と推定走行位置との間の距離に基づき走行可能領域中央軌跡に対応する道路リンク上に存在する現在位置候補の評価を行う(S140)。したがって、道路リンクを直接用いて評価を行う従来の現在位置決定装置と比較して正確に現在位置を特定することができる(∵道路リンクに比較して走行可能領域中央軌跡の方が実際の自車両の通行位置に近いため)。また、ナビゲーション装置20は、従来の装置のように多角形のテンプレートにおける要素点数分の座標を扱うためのメモリ領域は必要なく、代わりに線分用(走行可能領域中央軌跡用)のメモリ領域を用意することで済み、また、これに伴い演算回数も少なくて済む。したがって、現在位置の特定に必要なハードウェアリソースが従来の装置と比較して少なくて済む。
また、上記実施形態のナビゲーション装置20は、推定走行位置から走行可能領域中央軌跡への最近傍点を道路面上対応点として決定し、現在位置候補更新処理(S140)において、その決定した道路面上対応点に対応する道路リンク上の位置を、更新後の現在位置候補とするようになっている。したがって、最近傍点以外の点を道路面上対応点とするような場合と比較して、適切に現在位置候補を更新することができる。
上記実施形態の説明で用いた用語と、特許請求の範囲に記載した用語との対応を示す。絶対位置検出処理(S105)が絶対位置情報取得手段としての機能に相当し、推測航法演算処理(S110)が相対移動情報取得手段及び移動軌跡算出手段としての機能に相当し、地図データ入力部29が道路データ取得手段に相当する。また、現在位置候補設定処理(S120)が現在位置候補設定手段としての機能に相当し、走行可能パス算出処理(S125)が道路リンク列特定手段としての機能に相当し、走行可能領域中央軌跡算出処理(S130)が走行可能領域中央軌跡算出手段としての機能に相当する。また、現在位置候補更新処理(S140)が現在位置候補更新手段としての機能に相当し、推定走行位置算出処理(S135)が推定走行位置特定手段としての機能に相当する。また、現在位置候補評価処理(S145)が評価手段としての機能に相当し、現在位置候補選択処理(S155)が現在位置決定手段としての機能に相当し、現在位置候補削除処理(S150)が現在位置候補削除手段としての機能に相当する。
上記実施形態のナビゲーション装置20は、現在位置候補を一又は複数設定し、それぞれの現在位置候補を評価して、最も評価の高い現在位置候補を選択して地図上に表示するようになっていたが、このような現在位置候補を複数設定せずに、絶対位置検出処理(S105)で算出された絶対位置と、その絶対位置付近の道路リンクから算出される走行可能領域中央軌跡との距離に基づいて道路リンクの評価を行い、最も評価の高い道路リンクを選択して、その選択した道路リンク上の位置に自車両の現在位置を決定するようにしてもよい。
Claims (8)
- 自車両の絶対位置を特定可能な情報である絶対位置情報を取得する絶対位置情報取得手段と、
自車両の相対的な移動情報を取得する相対移動情報取得手段と、
前記移動情報取得手段により取得された前記移動情報に基づいて過去の自車両の移動軌跡を算出する移動軌跡算出手段と、
道路リンク及び道路の幅員の情報を取得する道路データ取得手段と、
前記絶対位置情報取得手段により取得される前記絶対位置情報に基づき、前記道路データ取得手段により取得される道路リンクの中から自車両が走行している可能性のある道路リンクを複数抽出し、抽出した各々の道路リンク上に現在位置の候補となる現在位置候補を設定する現在位置候補設定手段と、
設定されている前記現在位置候補の位置する道路リンクを起点として、そこから自車両が走行可能な道路リンク列を前記現在位置候補毎に少なくとも一つ、前記道路データ取得手段から取得される道路リンクに基づいて特定する道路リンク列特定手段と、
前記道路リンク列特定手段により前記道路リンク列が特定されると、前記道路リンク列毎に、前記道路データ取得手段により取得される前記幅員の情報に基づいて自車両の走行可能領域を算出するとともに、その算出した走行可能領域の中央部を示す走行可能領域中央軌跡を算出する走行可能領域中央軌跡算出手段と、
前記相対移動情報取得手段により取得される前記移動情報に基づき、設定されている前記現在位置候補の位置をそれぞれ更新する現在位置候補更新手段と、
前記走行可能領域中央軌跡算出手段により算出された前記走行可能領域中央軌跡のうち、前記移動軌跡算出手段により算出された前記移動軌跡と最も一致性が高いと判断される前記走行可能領域中央軌跡を所定のタイミング毎に選択するとともに、選択した前記走行可能領域中央軌跡上にパターンマッチ基準点を設定し、以降、前記移動軌跡算出手段により算出された前記移動軌跡の起点を前記パターンマッチ基準点とすることによって前記移動軌跡より求まる位置を推定走行位置として特定する推定走行位置特定手段と、
前記推定走行位置特定手段により前記推定走行位置が特定されると、その特定された推定走行位置と、前記走行可能領域中央軌跡算出手段により算出されている前記各走行可能領域中央軌跡とに基づいて前記各走行可能領域中央軌跡に対応する前記道路リンク列上に存在する前記現在位置候補の評価を行う評価手段と、
前記評価手段により前記各現在位置候補の評価が行われると、相対的に評価の高い前記現在位置候補を一つ選択し、その選択した前記現在位置候補を、道路リンク上の自車両の現在位置として決定する現在位置決定手段と、
を備えることを特徴とする現在位置算出装置。 - 請求項1に記載の現在位置算出装置において、
前記道路リンク列特定手段は、前記起点より、所定の長さ、又は、所定のリンク数に達するまで道路リンクをたどって前記道路リンク列を特定すること、
を特徴とする現在位置算出装置。 - 請求項1又は2に記載の現在位置算出装置において、
前記道路リンク列特定手段は、前記起点から直進方向に連なる道路リンクを優先して前記道路リンク列を特定すること、
を特徴とする現在位置算出装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の現在位置算出装置において、
さらに、案内経路に関する情報である案内経路情報を取得する案内経路情報取得手段を備え、
前記道路リンク列特定手段は、前記案内経路情報取得手段により取得される前記案内経路情報に基づいて特定される案内経路に沿う道路リンク列を優先して特定すること、
を特徴とする現在位置算出装置。 - 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の現在位置算出装置において、
前記現在位置候補更新手段は、前記推定走行位置から前記走行可能領域中央軌跡への最近傍点を道路面上対応点として決定し、その決定した道路面上対応点に対応する道路リンク上の位置を、更新後の現在位置候補とすること、
を特徴とする現在位置算出装置。 - 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の現在位置算出装置において、
前記評価手段は、前記推定走行位置特定手段により特定された前記推定走行位置と、前記走行可能領域中央軌跡算出手段により算出されている前記各走行可能領域との間の距離に基づき、前記評価を行うこと、
を特徴とする現在位置算出装置。 - 請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の現在位置算出装置において
前記評価手段により前記各現在位置候補の評価が行われると、相対的に評価の低い前記現在位置候補を選択し、その選択した前記現在位置候補を処理対象から削除する現在位置候補削除手段をさらに備えること、
を特徴とする現在位置算出装置。 - コンピュータを、請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の現在位置算出装置における前記各手段として機能させるためのプログラム。
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