JP5388082B2 - 静止物地図生成装置 - Google Patents
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Description
本発明は、自車両の絶対位置の測位精度の向上に大いに寄与するものであり、例えば自車両の現在位置を確認するためにカーナビゲーションシステムやオートクルーズシステムなどに備える、道路周辺の静止物の絶対位置情報のデータベースを、簡単かつ高精度に構築する際に有効である。
(記載1)「レーダ装置によって検出された静止物のデータと道路周囲環境記憶装置に記憶された静止物のデータとに基づいて、ナビゲーション装置で求めた自車の現在位置を修正することで、自車の現在位置の誤差を数10m程度から10cm程度〜数10cm程度の誤差にすることができ、精度を向上することができる。」との記載。
(記載2)「高速道路を一度走行して反射板や照明灯等の静止物の位置を道路周囲環境記憶装置に記憶させることで、次回からは本発明の選択車線維持装置により、自車選択車線を自動的に維持させることができる。」との記載。
更に、この様な高精度の測位データを準備することは、現行の一般的な技術水準に照らして考えると、RTK−GPSなどの高価な測位手段を用いない限り困難であり、また、RTK−GPSなどを用いる場合であっても、それらの測位は個々の静止物の位置でそれぞれ静止して実施しなくてはならないため、上記の(記載1)に記載の道路周囲環境記憶装置を予め準備するための作業コストは、その適用領域(走行地域)を非常に狭く限定しない限り、極めて膨大になるものと考えざるを得ない。
したがって、特許文献2の上記の(記載1)に示される測位技術に従う限り、走行中の移動体の現在の絶対位置を高精度に測定する測位装置に関し、その適用領域を通常のカーナビゲーションシステムの一般ユーザーにまで幅広く拡大することは全く容易ではなく、その様なアプローチは現実的とは言い難い。
即ち、本発明の第1の手段は、走行中の自車両の絶対位置を取得する絶対位置取得装置と、走行環境中の自車両周辺における物体の自車両に対する相対位置を測定する相対位置測定装置とを用いて静止物の絶対位置の平面分布を表す地図を生成する静止物地図生成装置において、自車両周辺における物体の一時刻における相対位置の平面分布を表すローカルマップを照合ローカルマップとして生成するローカルマップ生成手段と、異時刻に生成された照合ローカルマップとその照合ローカルマップが照合される相手の被照合ローカルマップとを互いに照合処理するローカルマップ照合手段と、照合ローカルマップと被照合ローカルマップとの最もよく照合する位置関係において、照合ローカルマップと被照合ローカルマップとの両相対位置の位置データの、静止物の存在する確からしさを表す重みを対応する各点毎に合計または平均して設定し直したローカルマップを、新たな被照合ローカルマップとして生成する重み再設定手段と、ローカルマップ照合手段によって対応づけられる同一地点について、絶対位置取得装置の出力情報に基づいて算定される異時刻の複数の当該絶対位置を平均化処理する平均処理手段と、ローカルマップ照合手段によるある時刻における照合ローカルマップと被照合ローカルマップとの照合、及び、重み再設定手段による被照合ローカルマップの生成を、繰り返して実行して、最後に得られた被照合ローカルマップを、静止物の絶対位置の平面分布を表す地図とする繰返制御手段とを有することを特徴とする静止物地図生成装置である。
また、上記の重みをその座標点検出後に適当に書き換えるなどの変更処理によって、本願発明における重み変更手段(即ち、上記の重み再設定手段または後述の重み修正手段)を実現することができる。
また、レーザレーダやミリ波レーダを用いると、取得した位置データの信頼性や測定精度が、その使用時の時間帯や天候などに左右され難い点でも格段に有利である。
また、ローカルマップ照合手段によって対応づけられる上記の同一地点は、検出された静止物が存在する地点でも、その相対位置を測定した時の自車両の位置でもよい。
また、移動物が検出される上記の可能性は、経験則によって得られた既知の傾向に従うものである。即ち、例えば渋滞時には一般に車間距離が狭くなるため、自車両の少なくとも前方には移動物(先行車両)が存在している確率が高くなる。したがって、渋滞が発生し易い道や時間帯などにおいては、自車両前方に移動物が存在している可能性が高いと考えてもよい。
また、ローカルマップ照合手段によって対応づけられる上記の同一地点は、検出された静止物が存在する地点でも、その相対位置を測定した時の自車両の位置でもよい。
また、本発明のローカルマップ照合手段におけるローカルマップの照合処理においては、同一地点を含み、共通の静止点を多く含んでいることが期待される、観測時の自車両の絶対位置の近いもの同士を検索して照合する。
ただし、この進行方向に近い角度領域の幅(中心角)は、例えば車速や渋滞情報などに応じて動的に変化させてもよい。また、この進行方向に近い角度領域は、必ずしも左右対称に設定する必要はない。
なお、上記の第2の手段においては、この様なマスク領域を、上記の第3の手段の様な扇形の他にも、例えば道路形状などに応じてその他の任意の形状に設定してもよい。また、これらの場合においても、そのマスク領域の大きさや形状は、例えば車速や渋滞情報などに応じて動的に変化させてもよい。
ただし、上記の静止物が検出される可能性が高い静止物存在領域としては、例えば、縁石やガードレールや電柱や標識や信号機などが検出され易い路肩や中央分離帯などを想定することができる。また、道路の車線以外の領域などを仮定してもよい。
ただし、この車線数情報には、車線数の他にも1レーン当りのレーン幅の値を付加してもよい。また、これらの数値は、例えば上り下りなどの各走行方向毎にそれぞれ分けて管理する様にしてもよい。
以上の本発明の手段により、前記の課題を効果的、或いは合理的に解決することができる。
即ち、本発明の第1または第2の手段によれば、上記の重み変更作用(上記の重み再設定手段の作用または上記の重み修正手段の作用)に基づいて、移動物である可能性が高い検出物体ほどその位置データの重みが低くなり、ローカルマップ照合手段では、その重み付けに従ってローカルマップの照合が行われる。このため、静止物の位置データの重みが相対的に高くなり、この設定によって、同一の静止物同士の照合を目的とする照合処理(ローカルマップ照合手段)における物体の誤対応が生じ難くなる。したがって、本発明の第1または第2の手段によれば、上記のローカルマップ照合手段による静止物の相対位置の検出精度が効果的に向上する。また、この作用・効果は、これらの重みが2値化されている場合においても、同様にして得られるものである。
また、その車線数などが予め既知であれば、それらの情報を利用すること(本発明の第7の手段)によって、少ないサンプル数(少ないローカルマップ数)だけでも、選択車線の推定精度を高く確保することができる。
また、上記の走行条件を狭めて、走行条件が互いに似通っているローカルマップ同士を照合することによっても、同様の観測条件下で同一の静止物が同様に検出される傾向が生じるため、静止物の誤対応が生じ難くなる。
また、複数の車線があり、複数のローカルマップの間にも横方向に位置ずれがある場合には、上記の様に選択車線(観測条件)を一定に揃えるために強制的に、一定方向に同様にずれた系列の(即ち、同一車線の系列の)ローカルマップを補正処理などによって生成し(即ち、位置ずれ補正による変換再生を行い)、これらのローカルマップ同士の間で絶対位置の位置データを平均化してもよい。例えば、この様な方式によっても、所望の静止物地図の位置精度を向上することができる。
また、以上のデータ形式の形態(定式化)に係わる事情は、ミリ波レーダなどを用いる場合についても同様である。
ただし、本発明の実施形態は、以下に示す個々の実施例に限定されるものではない。
なお、上記のGPS信号受信装置110としては、通常のカーナビゲーションシステムに用いられているものを採用し、また、測定されるLRDのデータ形式としては、上記の相対位置(スキャン角度θと反射点までの距離r)の位置データに、各反射点の反射強度を付加したデータを用いる。
本図2の右側のグラフに示される反射パターン(ローカルマップ)は、上記の相対位置(スキャン角度θと反射点までの距離r)の位置データを平面状に視覚的に表現したものであり、下辺中央の●印の点が、このrθ座標系の原点を示している。即ち、この原点は、上記の座標(Ni,Ei)に相当しており、本実施例1のローカルマップでは、この様な測位位置座標(Ni,Ei)が付加されて、記憶装置180に記憶される。
その後、ステップ240では、上記の重み修正手段140により、自車両の前方左10°から前方右10°までの間のスキャン角度内で観測された反射点の反射強度を0に書き換える。
ただし、この角度領域は、任意に変更してもよく、また、必ずしも左右対称である必要もない。また、自車両前方に展開されるこのマスク領域は、必ずしもレーザーレーダの放射角度によって規定し易い扇形に限定する必要もなく、したがって、例えば、道路形状に合わせて矩形などにしてもよい。
そして、次のステップ250bでは、その検索範囲中の適当な1点(検索開始点)を被評価座標に設定する。この被評価座標とは、上記の評価関数の独立変数(被評価パラメータ)を与えるものであり、例えば上記のSADやSSDを評価関数として採用する場合には、これらの評価関数について最小の関数値を与える被評価パラメータ(絶対位置及び自車両の向き)が最もよく照合する照合位置関係を示すことになる。
次に、ステップ250eでは、その関数値が、上記の探索範囲内において今までに求めた最小値よりも小さいか否かを判定し、小さければ、次のステップ250fによって、その最小値とその最小値を与える被評価座標を更新する。
また、ローカルマップ更新手段170に対応するステップ270では、集約化された過去のローカルマップの各点の相対位置の位置データを必要に応じて随時変更する。この処理形態は任意でよいが、その1実施例については、次の実施例2で詳しく例示する。
即ち、このローカルマップ更新手段170では、照合が取れた過去のローカルマップ(i回目)と現在のローカルマップ(i+1回目)との間で、各点における反射強度を累積または平均して、集約化された過去のローカルマップとして再度記憶装置180に保存する。この様な反射強度の累積または平均処理(即ち、集約化)を、自車両が同一地点を通る度に繰り返せば、検出された移動物の重みは、静止物の重みに対して自動的かつ相対的に小さくなる。
したがって、この様なローカルマップの更新処理を繰り返せば、例えばこの図4に例示する様に、対応付けられた同一地点の過去と現在データから、更新によって安定して同一地点に存在するものが残っていく。
図9に、本実施例4の静止物存在領域推定手段による推定形態の1例を例示する。道路形状の推定結果に基づいて、路肩や中央分離帯などの静止物が存在する領域(静止物存在領域)の重みを大きくすることによって、ローカルマップの照合前に適当に各反射点の重みを調整すれば、この様な方式によっても、同一地点を有するローカルマップ間における静止物の対応付け精度を効果的に向上させることができる。
そこで、選択車線推定手段によって判定された結果に基づいて、並走車両がいる可能性のある方向の重みを小さくすると、同一地点を有するローカルマップ間における静止物の対応付け精度が向上する。
以下、上記の実施例の主な効果についてまとめる。
(効果1)移動物と静止物が混在する場合、同一箇所で取得されたデータであった場合でも、過去のデータと現在のデータには差異があり、誤対応を生じる可能性がある。しかしながら、上記の様な構成に従えば、移動物に該当するデータ範囲の影響を少なくするようにデータに重みがつけられるため、これによって、静止物の影響が大きくなり、安定した対応が得られるようになる。即ち、移動物や静止物が混在する状況においても、適度な重み付けに基づく比較的簡潔で平易な手法によって、ローカルマップ間の対応付け精度を効果的に向上させることができる。
また、上記の様な実施形態に従えば、航空写真から手作業でランドマークや道路形状を抽出する必要がなく、実地測量の必要もないため、低コストで所望の高精度地図(静止物地図)を生成することができる。
本発明の実施形態は、上記の形態に限定されるものではなく、その他にも以下に例示される様な変形を行っても良い。この様な変形や応用によっても、本発明の作用に基づいて本発明の効果を得ることができる。
(変形例1)
例えば、過去に収集したローカルマップだけではなく、走行する各道路毎に予めその道路の車線数が記載された車線数情報を備える様にすれば、上記の選択車線推定手段においては、ローカルマップと車線数情報とを用いることにより、更に精度の高い車線推定処理を実行することが可能になり、これによって、同一地点を有するローカルマップ間における静止物の対応付け精度も更に効果的に向上させることができる。或いは、比較的少ないサンプル数(同一地点を有するローカルマップの数)に対しても、高精度の車線推定処理を実行することが可能になる。また、これらの車線数情報には、各車線のレーン幅を付加する様にしてもよい。
また、同一地点を有するローカルマップ間の静止物の対応付け処理(ローカルマップ照合手段)においては、過去の位置データと現在の位置データとを対応付ける際に、例えば、図11−Bに示すような系列同士を例えばDPマッチングなどで対応付けしてもよいし、過去の系列全体から現在の情報に対応する位置データを探索する様にしてもよい。
ただし、図11−Bに示すグラフは、図11−Aの下段に例示される一列に圧縮された濃淡画像を測定時刻順に縦方向に並べたものである。また、図11−Aの中段の平面グラフは、上段に例示される測定シーンにおいて測定された極座標表示のレーザレーダデータ(rθ座標上の位置データ)を示しており、上記の図11−Aの下段の1次元データ(一列のデータに圧縮された濃淡画像)は、スキャン角度θを横軸にとり、反射点までの距離rを単調に輝度に変換したものである。
また、上記の道路形状推定手段においては、過去にローカルマップ生成手段によって生成されたローカルマップの代わりに、或いは、過去にローカルマップ生成手段によって生成されたローカルマップに加えて、過去に上記の絶対位置取得装置を用いて記録された自車両の走行経路記録情報、または、道路形状が予め記録されている地図に基づいて、現在の自車両周辺の道路形状を推定する様してもよい。この様な方式によっても、道路形状を簡単または正確に推定することができる。
110 : GPS信号受信装置
120 : レーザレーダ
130 : ローカルマップ生成手段
140 : 重み修正手段
150 : ローカルマップ照合手段
160 : 平均処理手段
Claims (10)
- 走行中の自車両の絶対位置を取得する絶対位置取得装置と、走行環境中の自車両周辺における物体の自車両に対する相対位置を測定する相対位置測定装置とを用いて静止物の絶対位置の平面分布を表す地図を生成する静止物地図生成装置であって、
前記自車両周辺における物体の一時刻における前記相対位置の平面分布を表すローカルマップを照合ローカルマップとして生成するローカルマップ生成手段と、
異時刻に生成された前記照合ローカルマップとその照合ローカルマップが照合される相手の被照合ローカルマップとを互いに照合処理するローカルマップ照合手段と、
前記照合ローカルマップと前記被照合ローカルマップとの最もよく照合する位置関係において、前記照合ローカルマップと前記被照合ローカルマップとの両前記相対位置の位置データの、前記静止物の存在する確からしさを表す重みを対応する各点毎に合計または平均して設定し直したローカルマップを、新たな被照合ローカルマップとして生成する重み再設定手段と、
前記ローカルマップ照合手段によって対応づけられる同一地点について、前記絶対位置取得装置の出力情報に基づいて算定される異時刻の複数の当該絶対位置を平均化処理する平均処理手段と、
前記ローカルマップ照合手段によるある時刻における前記照合ローカルマップと前記被照合ローカルマップとの照合、及び、前記重み再設定手段による前記被照合ローカルマップの生成を、繰り返して実行して、最後に得られた被照合ローカルマップを、静止物の絶対位置の平面分布を表す前記地図とする繰返制御手段と
を有することを特徴とする静止物地図生成装置。 - 前記ローカルマップ生成手段により生成された前記照合ローカルマップにおいて移動物が検出される可能性が高い検出領域から検出された前記相対位置の位置データの重みを、前記可能性に対して単調に減少させて修正された照合ローカルマップを生成する重み修正手段を有し、
前記ローカルマップ照合手段は、前記被照合ローカルマップとを照合すべき前記照合ローカルマップを、前記重み修正手段により修正された照合ローカルマップとする
ことを特徴とする請求項1に記載の静止物地図生成装置。 - 前記重み修正手段は、
前記自車両の進行方向に近い角度領域から検出される物体の前記位置データの前記重みを、その他の角度領域から検出される物体の前記位置データの前記重みよりも小さく設定する
ことを特徴とする請求項2に記載の静止物地図生成装置。 - 過去に前記ローカルマップ生成手段によって生成された前記照合ローカルマップ、過去に前記絶対位置取得装置を用いて記録された自車両の走行経路記録情報、または、道路形状が予め記録されている地図に基づいて、現在の自車両周辺の道路形状を推定する道路形状推定手段と、
推定された自車両周辺の道路形状に基づいて、静止物が検出される可能性が高い静止物存在領域を推定する静止物存在領域推定手段と
を有し、
前記重み修正手段は、
前記静止物存在領域から検出される物体の前記位置データの重みを、その他の領域から検出される物体の前記位置データの重みよりも大きく設定する
ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の静止物地図生成装置。 - 前記照合ローカルマップの生成時の前記自車両の走行条件として、日時、天候、走行速度、走行時に選択された選択車線、または走行道路の渋滞程度を取得する走行条件取得手段を備え、
前記ローカルマップ生成手段は、
前記走行条件取得手段によって得られた前記走行条件を前記照合ローカルマップと対応付けて保持する走行条件記録手段を有し、
前記重み修正手段は、
他の車両が存在する可能性が前記走行条件に基づいて高いと推定される他車両存在領域から検出される物体の前記位置データの前記重みを、その他の領域から検出される物体の前記位置データの前記重みよりも小さく設定する
ことを特徴とする請求項2乃至請求項4の何れか1項に記載の静止物地図生成装置。 - 前記走行条件取得手段は、
基準となる任意の1つの前記照合ローカルマップと、これと同一の地点を含む前記被照合ローカルマップとを前記ローカルマップ照合手段によってシフト照合する際に生じるシフト量の、前記自車両の走行方向に垂直な方向のシフト成分に基づいて、前記自車両の選択車線を推定する選択車線推定手段を有する
ことを特徴とする請求項5に記載の静止物地図生成装置。 - 前記選択車線推定手段は、
更に、走行中の道路に関して予め用意された既知の車線数情報に基づいて、前記選択車線を推定する
ことを特徴とする請求項6に記載の静止物地図生成装置。 - 前記重み修正手段は、
対向車線と前記選択車線以外の車線が占める、前記相対位置測定装置によって並走車両が検出され易い領域を前記他車両存在領域の少なくとも一部とみなす
ことを特徴とする請求項5乃至請求項7の何れか1項に記載の静止物地図生成装置。 - 前記照合ローカルマップの生成時の前記自車両の走行条件として、日時、天候、走行速度、走行時に選択された選択車線、または走行道路の渋滞程度を取得する走行条件取得手段を備え、
前記ローカルマップ生成手段は、
前記走行条件取得手段によって得られた前記走行条件を前記照合ローカルマップと対応付けて保持する走行条件記録手段を有し、
前記ローカルマップ照合手段は、
異時刻に生成された同一地点周辺の前記照合ローカルマップと前記被照合ローカルマップとの各前記走行条件が、それぞれ同じ規定範囲内にある場合にのみ、それらのローカルマップを互いに照合する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の静止物地図生成装置。 - 前記ローカルマップ照合手段は、
異時刻に生成された同一地点周辺の前記照合ローカルマップと前記被照合ローカルマップとの自車両の各選択車線が互いに一致した場合にのみ、それらのローカルマップを互いに照合する
ことを特徴とする請求項5乃至請求項9の何れか1項に記載の静止物地図生成装置。
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