JP5120034B2 - 車両進行方向推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、交差点において車両の進行方向を推定する車両進行方向推定装置に関するものである。

従来の車両進行方向推定装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、ＧＰＳ等で検出した自車位置と、道路区間を表すリンク及びこのリンクの接続点である交差点を表すノードを有するナビ道路データとを用いてマップマッチングを行い、リンク上の自車位置を特定するものが知られている。
特開２００６−２６６９８６号公報

しかしながら、上記従来技術においては、以下の問題点が存在する。即ち、ナビが装備する地図データベースは、発行時点以降の道路等の変更には対応できないため、実際の道路形状とは異なっている可能性がある。このため、情報鮮度の面からは、インフラから入手可能な最新の道路線形情報を利用して、リンク上の自車位置を特定するのが望ましい場合もある。しかし、インフラ情報として取得される道路線形情報は、ナビの地図情報に比して限られている。従って、インフラ情報とＧＰＳ等の検出情報とのマップマッチングによって、交差点通過後のリンク上の自車位置（自車の走行道路）を特定することは困難である。

本発明の目的は、インフラ情報を利用して、交差点通過後の自車両の進行方向を推定することができる車両進行方向推定装置を提供することである。

本発明の車両進行方向推定装置は、自車両の前方に位置する交差点に対応するノード情報と交差点における道路の接続角度情報とを取得する道路情報取得手段と、交差点に対応するノード情報を用いて、交差点通過前に対する交差点通過後の自車両の方位変化量を検出する方位変化検出手段と、道路の接続角度情報と自車両の方位変化量とに基づいて、交差点通過後の自車両の進行方向を推定する進行方向推定手段とを備え、進行方向推定手段は、自車両の方位変化量と一の道路の接続角度との差分の絶対値が自車両の方位変化量と他の道路の接続角度との差分の絶対値よりも小さく、且つ自車両の方位変化量と一の道路の接続角度との差分の絶対値が予め設定された角度誤差閾値よりも小さいと判断されたときに、一の道路の接続角度に対応する方路を交差点通過後の自車両の進行方向と推定することを特徴とするものである。

このような本発明においては、自車両の前方に位置する交差点に対応するノード情報と交差点における道路の接続角度情報とを取得すると共に、交差点に対応するノード情報を用いて、交差点通過前に対する交差点通過後の自車両の方位変化量を検出する。そして、交差点における道路の接続角度情報と交差点通過前後の自車両の方位変化量とに基づいて、交差点通過後の自車両の進行方向を推定する。このとき、自車両の方位変化量と一の道路の接続角度との差分の絶対値が自車両の方位変化量と他の道路の接続角度との差分の絶対値よりも小さく、且つ自車両の方位変化量と一の道路の接続角度との差分の絶対値が予め設定された角度誤差閾値よりも小さいと判断されたときに、一の道路の接続角度に対応する方路を交差点通過後の自車両の進行方向と推定する。このように交差点に対応するノード情報及び交差点における道路の接続角度情報といったインフラからの限られた道路情報を利用しても、交差点通過後の自車両の進行方向を推定することができる。

好ましくは、交差点における道路の傾き、交差点における互いに隣接する道路の傾き差、交差点及びその近傍における道路幅に関する情報を取得する手段を更に備え、進行方向推定手段は、道路の傾き、互いに隣接する道路の傾き差、道路幅に関する情報に応じて、角度誤差閾値を変更する。

このように道路の傾き、互いに隣接する道路の傾き差、道路幅に関する情報に応じて、角度誤差閾値を変更することにより、道路の傾き、互いに隣接する道路の傾き差、道路幅に起因する進行方向の推定誤りを低減することができる。これにより、交差点通過後の自車両の進行方向を高精度に推定することができる。

また、好ましくは、方位変化検出手段は、交差点中心から離れており、交差点通過前の自車両の方位検出を実施するための第１区間距離と、交差点中心から離れており、交差点通過後の自車両の方位検出を実施するための第２区間距離と、第１区間距離の交差点側端位置から交差点中心までの範囲からなり、交差点通過前の自車両の方位検出を実施しないための第３区間距離と、交差点中心から第２区間距離の交差点側端位置までの範囲からなり、交差点通過後の自車両の方位検出を実施しないための第４区間距離とを、交差点に対応するノード情報を用いて設定する手段と、自車両が第１区間距離の範囲内にあるときに、交差点通過前の自車両の方位角を検出する手段と、自車両が第２区間距離の範囲内にあるときに、交差点通過後の自車両の方位角を検出する手段と、自車両が第２区間距離の範囲を超えたときに、交差点通過前に対する交差点通過後の自車両の方位変化量を求める手段とを有する。
このとき、好ましくは、自車両の車速、交差点及びその近傍における道路幅に関する情報を取得する手段を更に備え、方位変化検出手段は、自車両の車速、道路幅に関する情報に応じて、第１〜第４区間距離を変更する。

このように自車両の車速、道路幅に関する情報に応じて、第１〜第４区間距離を変更することにより、自車両の車速、道路幅に起因する方位変化量の検出誤りを低減することができる。その結果、道路の接続角度情報と自車両の方位変化量とに基づいて、交差点通過後の自車両の進行方向を高精度に推定することができる。

本発明によれば、インフラ情報を利用して、交差点通過後の自車両の進行方向を推定することができる。これにより、現在の最新の道路情報を用いて、自車両の進行方向の推定を行うことが可能となる。

以下、本発明に係わる車両進行方向推定装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係わる車両進行方向推定装置の一実施形態の概略構成を示すブロック図である。同図において、本実施形態の車両進行方向推定装置１は、例えば信号機に関連したアプリケーションを提供するインフラ協調システムにおいて、自車両の前方に位置する交差点における自車両の進行方路を推定し、サービス対象道路を走行中か逸脱したかの判断を行うものである。

車両進行方向推定装置１は、インフラセンサ２と、車速センサ３と、ヨーレートセンサ４と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５とを備えている。

インフラセンサ２は、インフラから送信されるインフラ情報を受信するセンサである。ここでは、インフラセンサ２は、例えば図２に示すような、交差点を含む道路に関するインフラ情報（道路線形情報）を受信する。道路線形情報としては、交差点に対応するノードの中心座標、交差点における道路の接続角度（リンク接続角度）、交差点及びその近傍における道路幅等といった情報が挙げられる。リンク接続角度には、交差点に対する流入側道路の角度（流入角度）及び流出側道路の角度（流出角度）が含まれる。なお、図２に示す例では、流出側道路は２本存在している。リンク接続角度は、例えば流入側道路Ｒに対する流出側道路Ｓ_１，Ｓ_２の相対角度として表される。

車速センサ３は、自車両の車速を検出するセンサであり、ヨーレートセンサ４は、自車両のヨーレートを検出するセンサである。

ＥＣＵ５は、ＣＰＵ、ＲＯＭやＰＡＭ等のメモリ、電源回路及び入出力回路等により構成されている。ＥＣＵ５は、インフラセンサ２で受信したインフラ情報と車速センサ３及びヨーレートセンサ４の検出値とを入力し、交差点通過前に対する交差点通過後の自車両の方位変化量を検出し、交差点通過後の自車両の進行方向を推定し、サービス対象道路に対する逸脱判定を行う。

図３は、ＥＣＵ５が実行する処理手順の詳細を示すフローチャートである。なお、本フローチャートでは、交差点通過後の自車両の進行方向候補として方路Ｘ〜Ｚの３つが存在するものとする。

同図において、まずインフラセンサ２で受信された上記のインフラ情報を取得する（手順Ｓ５１）。インフラ情報には、交差点（ノード）の中心座標や方路Ｘ〜Ｚのリンク接続角度等が含まれる。

続いて、インフラ情報を用いて、交差点における方路（流出側道路）の傾きと、交差点における互いに隣接する方路（流出側道路）の傾き差を求める（手順Ｓ５２）。交差点における方路の傾きとは、流入側道路を真っ直ぐ伸ばしたと仮定した仮想線Ｘに対する方路の角度（例えば図２ではＰ_１，Ｐ_２）のことである。交差点における互いに隣接する方路の傾き差とは、互いに隣接する方路同士のなす角度（例えば図２ではＱ）のことである。

続いて、手順Ｓ５２で得られた交差点における方路の傾き及び隣接する方路の傾き差、手順Ｓ５１で取得されたインフラ情報及び車速センサ３の検出値に基づいて、自車両の方位変化量の検出に用いるパラメータと、自車両の進行方向の推定に用いるパラメータとを設定する（手順Ｓ５３）。

自車両の方位変化量の検出に用いるパラメータは、図２に示すように、交差点及びその近傍に設定される区間距離ａ〜ｄである。区間距離ａは、交差点通過前の自車両の方位検出を実施する範囲の距離であり、交差点中心から離れている。区間距離ｂは、交差点通過後の自車両の方位検出を実施する範囲の距離であり、交差点中心から離れている。区間距離ｃは、交差点通過前の自車両の方位検出を実施しない範囲の距離であり、区間距離ａの交差点側端位置から交差点中心までの距離である。区間距離ｄは、交差点通過後の自車両の方位検出を実施しない範囲の距離であり、交差点中心から区間距離ｂの交差点側端位置までの距離である。また、自車両の進行方向の推定に用いるパラメータは、角度誤差閾値Ｔｈである。

ここで、交差点における方路の傾きが小さくなるほど、角度誤差閾値Ｔｈを小さく設定する。また、交差点における互いに隣接する方路の傾き差が大きくなるほど、角度誤差閾値Ｔｈを大きく設定する。さらに、交差点及びその近傍における道路幅が大きくなるほど、角度誤差閾値Ｔｈを大きく設定する。また、自車両の車速が高くなるほど、区間距離ａ〜ｄ、特に区間距離ｃ，ｄを長く設定し、交差点及びその近傍における道路幅が大きくなるほど、区間距離ａ〜ｄを長く設定する。

このようなパラメータの設定処理を行った後、自車両が区間距離ａの範囲内に達したかどうかを判断する（手順Ｓ５４）。自車両が区間距離ａの範囲内に達したときは、ヨーレートセンサ４の検出値に基づいて、交差点通過前の自車両の方位角平均値Ａを求める（手順Ｓ５５）。自車両の方位角平均値Ａは、ヨーレートセンサ４の検出値を逐次積算していき、その平均をとることにより得られる。

続いて、自車両が区間距離ｃの範囲内に達したかどうかを判断し（手順Ｓ５６）、未だ自車両が区間距離ｃの範囲内に達していないときは、手順Ｓ５５に戻り、自車両の方位角平均値Ａの計算を継続する。自車両が区間距離ｃの範囲内に達したときは、自車両が更に交差点及び区間距離ｄを通過して区間距離ｂの範囲内に達したかどうかを判断する（手順Ｓ５７）。

自車両が区間距離ｂの範囲内に達したときは、ヨーレートセンサ４の検出値に基づいて、交差点通過後の自車両の方位角平均値Ｂを求める（手順Ｓ５８）。自車両の方位角平均値Ｂも、ヨーレートセンサ４の検出値を逐次積算していき、その平均をとることにより得られる。なお、自車両の方位角平均値Ｂは、手順Ｓ５５で求めた方位角平均値Ａを基準とした相対値として表される。

続いて、自車両が区間距離ｂの範囲を越えたかどうかを判断し（手順Ｓ５９）、未だ自車両が区間距離ｂの範囲を越えていないときは、手順Ｓ５８に戻り、自車両の方位角平均値Ｂの計算を継続する。自車両が区間距離ｂの範囲を越えたときは、交差点通過前に対する交差点通過後の自車両の方位変化量Δ（＝Ｂ−Ａ）を求める（手順Ｓ６０）。

次いで、自車両の方位変化量Δと方路Ｘのリンク接続角度との差分の絶対値が自車両の方位変化量Δと方路Ｙのリンク接続角度との差分の絶対値よりも小さく、且つ自車両の方位変化量Δと方路Ｘのリンク接続角度との差分の絶対値が自車両の方位変化量Δと方路Ｚのリンク接続角度との差分の絶対値よりも小さく、且つ自車両の方位変化量Δと方路Ｘのリンク接続角度との差分の絶対値が角度誤差閾値Ｔｈよりも小さい、つまり下記式（１）〜（３）を満足するかどうかを判断する（手順Ｓ６１）。
｜Ｂ−Ａ−Ｘ｜＜｜Ｂ−Ａ−Ｙ｜ …（１）
｜Ｂ−Ａ−Ｘ｜＜｜Ｂ−Ａ−Ｚ｜ …（２）
｜Ｂ−Ａ−Ｘ｜＜Ｔｈ …（３）

上記式（１）〜（３）を満足するときは、交差点通過後の自車両の進行方向が方路Ｘであると判定する（手順Ｓ６２）。

一方、上記式（１）〜（３）を満足しないと判断されたときは、自車両の方位変化量Δと方路Ｙのリンク接続角度との差分の絶対値が自車両の方位変化量Δと方路Ｘのリンク接続角度との差分の絶対値よりも小さく、且つ自車両の方位変化量Δと方路Ｙのリンク接続角度との差分の絶対値が自車両の方位変化量Δと方路Ｚのリンク接続角度との差分の絶対値よりも小さく、且つ自車両の方位変化量Δと方路Ｙのリンク接続角度との差分の絶対値が角度誤差閾値Ｔｈよりも小さい、つまり下記式（４）〜（６）を満足するかどうかを判断する（手順Ｓ６３）。
｜Ｂ−Ａ−Ｙ｜＜｜Ｂ−Ａ−Ｘ｜ …（４）
｜Ｂ−Ａ−Ｙ｜＜｜Ｂ−Ａ−Ｚ｜ …（５）
｜Ｂ−Ａ−Ｙ｜＜Ｔｈ …（６）

上記式（４）〜（６）を満足するときは、交差点通過後の自車両の進行方向が方路Ｙであると判定する（手順Ｓ６４）。

一方、上記式（４）〜（６）を満足しないと判断されたときは、自車両の方位変化量Δと方路Ｚのリンク接続角度との差分の絶対値が自車両の方位変化量Δと方路Ｘのリンク接続角度との差分の絶対値よりも小さく、且つ自車両の方位変化量Δと方路Ｚのリンク接続角度との差分の絶対値が自車両の方位変化量Δと方路Ｙのリンク接続角度との差分の絶対値よりも小さく、且つ自車両の方位変化量Δと方路Ｚのリンク接続角度との差分の絶対値が角度誤差閾値Ｔｈよりも小さい、つまり下記式（７）〜（９）を満足するかどうかを判断する（手順Ｓ６５）。
｜Ｂ−Ａ−Ｚ｜＜｜Ｂ−Ａ−Ｘ｜ …（７）
｜Ｂ−Ａ−Ｚ｜＜｜Ｂ−Ａ−Ｙ｜ …（８）
｜Ｂ−Ａ−Ｚ｜＜Ｔｈ …（９）

上記式（７）〜（９）を満足するときは、交差点通過後の自車両の進行方向が方路Ｚであると判定する（手順Ｓ６６）。

一方、上記式（７）〜（９）を満足しないと判断されたときは、交差点通過後の自車両の進行方向が判定不能とされ（手順Ｓ６７）、必要なサービス（例えば信号機サービス）を停止させる（手順Ｓ６８）。

手順Ｓ６２，Ｓ６４，Ｓ６６において交差点通過後の自車両の進行方向が判定されたときは、その進行方向がサービスイン対象方路、例えば信号機サービスでは信号情報が送られてくる方路であるかどうかを判断する（手順Ｓ６９）。判定された進行方向がサービスイン対象方路であるときは、サービスをそのまま継続し、次の交差点（ノード）における逸脱判定処理に移行する（手順Ｓ７０）。判定された進行方向がサービスイン対象方路でないときは、必要なサービスを停止させる（手順Ｓ６８）。

以上の逸脱判定処理において、交差点における方路の傾きが小さい場合には、自車両の方位角推定の誤差が小さいため、上記のように角度誤差閾値Ｔｈを小さくすることで、自車両の進行方向の判定誤りが低減され、結果的に誤って逸脱と判定されることが防止される。

また、交差点における互いに隣接する方路の傾き差が大きい場合には、自車両の方位角推定の誤差が多少大きくても自車両の方路判定が可能となるため、上記のように角度誤差閾値Ｔｈを大きくすることで、自車両の進行方向の判定誤りが低減され、結果的に誤って逸脱と判定されることが防止される。また、自車両の進行方向となる方路があるにも拘わらず、判定不能とされてサービス停止になってしまうことも防止できる。

さらに、自車両の車速が高い場合には、レーンチェンジ等の操作開始から終了までに要する距離が長くなるため、上記のように区間距離ｃ，ｄを長くすることで、レーンチェンジ等の操作中における自車両の方位角算出が抑止される。このため、自車両の方位角の算出誤りが低減され、結果的に誤って逸脱と判定されることが防止される。

また、交差点における道路幅が大きい場合には、交差点内での操舵の自由度が高まり、レーンチェンジや進入時において自車両の方位角算出の誤差が増大する可能性がある。従って、上記のように区間距離ａ〜ｄを長くすると共に角度誤差閾値Ｔｈを大きくすることで、自車両の方位角の算出誤り及び自車両の進行方向の判定誤りが低減され、結果的に誤って逸脱と判定されることが防止される。

以上において、インフラセンサ２とＥＣＵ５の上記手順Ｓ５１とは、自車両の前方に位置する交差点に対応するノード情報と交差点における道路の接続角度情報とを取得する道路情報取得手段を構成する。車速センサ３及びヨーレートセンサ４とＥＣＵ５の上記手順Ｓ５２〜Ｓ６０とは、交差点に対応するノード情報を用いて、交差点通過前に対する交差点通過後の自車両の方位変化量を検出する方位変化検出手段を構成する。ＥＣＵ５の上記手順Ｓ６１〜Ｓ６６は、道路の接続角度情報と自車両の方位変化量との比較に基づいて、交差点通過後の自車両の進行方向を推定する進行方向推定手段を構成する。

以上のように本実施形態においては、交差点に対応するノード情報及び交差点におけるリンク接続角度情報をインフラ情報として取得し、交差点通過前の自車両の方位角平均値Ａと交差点通過後の自車両の方位角平均値Ｂとを求め、これらの方位角平均値Ａ，Ｂから交差点通過前に対する交差点通過後の自車両の方位変化量Δを求める。そして、自車両の方位変化量Δと任意方路のリンク接続角度との差分を角度誤差閾値Ｔｈと比較すると共に、自車両の方位変化量Δと各方路のリンク接続角度との差分同士を比較し、それらの比較結果に基づいて交差点通過後の自車両の進行方向を特定する。このようにインフラから送られてくる限られた道路線形情報からでも、交差点通過後の自車両の進行方向を確実に推定することができる。従って、実際の道路形状とは異なる可能性のあるナビの地図情報を用いずに、最新の道路線形情報を利用して、自車両の進行方向の推定を行うことが可能となる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、車速センサ３及びヨーレートセンサ４（ＣＡＮ）から取得されるヨーレート及び車速に基づいて自車両の方位角を求めるようにしたが、ナビから取得されるヨーレート及び車速を用いても良い。ＣＡＮからのヨーレート及び車速の取得間隔は例えば１２ｍｓであるのに対し、ナビからのヨーレート及び車速の取得間隔は例えば１００ｍｓと長くなるため、自車両の方位角の演算誤差は大きくなるものの、ナビ単体で取得できる情報を利用するため、コスト削減を図ることができる。

また、自車両のヨーレート代わりに、自車両の舵角に基づいて自車両の方位角を求めても良い。

本発明に係わる車両進行方向推定装置の一実施形態の概略構成を示すブロック図である。 本発明に係わる車両進行方向推定装置の一実施形態が適用される交差点の一例を示す図である。 図１に示したＥＣＵが実行する処理手順の詳細を示すフローチャートである。

符号の説明

１…車両進行方向推定装置、２…インフラセンサ（道路情報取得手段）、３…車速センサ（方位変化検出手段）、４…ヨーレートセンサ（方位変化検出手段）、５…ＥＣＵ（道路情報取得手段、方位変化検出手段、進行方向推定手段）。

Claims (4)

1. 自車両の前方に位置する交差点に対応するノード情報と前記交差点における道路の接続角度情報とを取得する道路情報取得手段と、
   前記交差点に対応するノード情報を用いて、前記交差点通過前に対する前記交差点通過後の前記自車両の方位変化量を検出する方位変化検出手段と、
   前記道路の接続角度情報と前記自車両の方位変化量とに基づいて、前記交差点通過後の前記自車両の進行方向を推定する進行方向推定手段とを備え、
   前記進行方向推定手段は、前記自車両の方位変化量と一の道路の接続角度との差分の絶対値が前記自車両の方位変化量と他の道路の接続角度との差分の絶対値よりも小さく、且つ前記自車両の方位変化量と前記一の道路の接続角度との差分の絶対値が予め設定された角度誤差閾値よりも小さいと判断されたときに、前記一の道路の接続角度に対応する方路を前記交差点通過後の前記自車両の進行方向と推定することを特徴とする車両進行方向推定装置。
2. 前記交差点における道路の傾き、前記交差点における互いに隣接する道路の傾き差、前記交差点及びその近傍における道路幅に関する情報を取得する手段を更に備え、
   前記進行方向推定手段は、前記道路の傾き、前記互いに隣接する道路の傾き差、前記道路幅に関する情報に応じて、前記角度誤差閾値を変更することを特徴とする請求項１記載の車両進行方向推定装置。
3. 前記方位変化検出手段は、
   前記交差点中心から離れており、前記交差点通過前の前記自車両の方位検出を実施するための第１区間距離と、前記交差点中心から離れており、前記交差点通過後の前記自車両の方位検出を実施するための第２区間距離と、前記第１区間距離の交差点側端位置から前記交差点中心までの範囲からなり、前記交差点通過前の前記自車両の方位検出を実施しないための第３区間距離と、前記交差点中心から前記第２区間距離の交差点側端位置までの範囲からなり、前記交差点通過後の前記自車両の方位検出を実施しないための第４区間距離とを、前記交差点に対応するノード情報を用いて設定する手段と、
   前記自車両が前記第１区間距離の範囲内にあるときに、前記交差点通過前の前記自車両の方位角を検出する手段と、
   前記自車両が前記第２区間距離の範囲内にあるときに、前記交差点通過後の前記自車両の方位角を検出する手段と、
   前記自車両が前記第２区間距離の範囲を超えたときに、前記交差点通過前に対する前記交差点通過後の前記自車両の方位変化量を求める手段とを有することを特徴とする請求項１記載の車両進行方向推定装置。
4. 前記自車両の車速、前記交差点及びその近傍における道路幅に関する情報を取得する手段を更に備え、
   前記方位変化検出手段は、前記自車両の車速、前記道路幅に関する情報に応じて、前記第１〜第４区間距離を変更することを特徴とする請求項３記載の車両進行方向推定装置。

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