JP5622993B2 - 走行車線に関する自動車の位置を求めるための方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１および１４の特徴に従った方法およびこの方法の使用、ならびに本発明による方法の実施に適した、請求項１７の特徴に従った装置に関する。

車両内の快適性および安全性を向上させるために、インテリジェントな場面解釈機能を備えた環境検出のためのセンサシステムが、益々大きな役割を果たしている。

DE 19749086 C1号明細書には、車線の経過を示すデータを求めるためのシステムが記載されており、このシステムは、ビデオカメラの形態の車線識別センサ系と、対象物位置センサ系とを有している。ここで、車線識別センサ系はビデオカメラから、対象物位置センサ系はレーダセンサから成っており、このレーダセンサは、少なくとも、車両前方にある対象物までの間隔と、車両運動方向に関するこの対象物の方向角度とを検出する。車両運動モデルの内部では、これらのセンサ情報が融合され、そこから車両の位置推定が導出される。

車両周辺についての重要な付加的情報は、ナビゲーションシステムを使用することにより得られる。この際、位置分析は一般的に十分に正確であり、車両を手持ちのデジタルロードマップに位置づけすることができる。しかし、例えば幹線道路から脇道が分岐している合流領域または分岐領域に車両がさしかかった場合には、車両がさらに幹線道路上を前進するのか、それとも分岐路または脇道に進むのかを確定することは困難である。それゆえ、場面解釈を改善するためには、付加的なセンサ情報を有意義に補完するナビゲーション情報が必要である。

それゆえ、DE 19906614 A1号明細書に記載されている方法では、ビデオベースの車線識別センサ系を使用して、車道縁部の標識線を識別し、この識別センサ系のデータを、ナビゲーション装置に接続されたデジタルロードマップの情報と比較する。これによって、標識線に関する車両の位置を確定することができる。

これに対して特許出願公開JP 10325869号では、デジタルロードマップに接続された車線識別センサ系がレーダセンサから成るシステムが示されている。これによって、システムは、一方では全天候型（霧による重大な障害がない）となり、他方では車道縁部の境界線の存在に依存しなくなる。しかしながらこの方法の欠点は、車道縁部に等間隔でレーダ反射体を取り付けなければならなくなるという点である。

発明が解決しようとする課題

本発明の課題は、車線に関する自動車の位置を求める方法を見出すことである。この方法では、ナビゲーションシステムに接続されたデジタルロードマップからの情報は、距離分析センサが供給する情報と融合される。

課題を解決するための手段

上記課題は、本発明により、車線に関する自動車の位置を求めるための方法であって、ナビゲーションシステムに接続されたデジタルロードマップを用いて、道路に対する自動車の第１の位置づけを行い、続いて、距離分析センサを用いて、自動車から道路縁部への距離を確定することによって前記第１の位置づけを精密化する形式の方法において、道路縁部までの距離を確定するために、前記距離分析センサの受信信号の特徴を評価するようにすることによって解決される。

本発明の利点は、車両が固定的なトラフィックインフラストラクチャ（標識線、反射体）に頼らず自律的に、その現在位置を車線との関連において確定することができるということから得られる。

本発明の有利な変更および実施形態は、従属請求項に記載されている。

本発明による方法の枠内では、車両から道路縁部までの間隔を求めるための距離分析センサ、有利にはミリメートル波レーダ（レーザに基づいたレーダセンサまたは距離分析センサも考えられる、例えばライダー）が、ナビゲーションシステムに接続された位置確定のためのデジタルロードマップと組み合わされる。ナビゲーションシステムとしては、今日の自動車で既に頻繁に使用されているように、特にＤＧＰＳシステムが適している。有利には、本発明による方法は、地図情報を距離分析センサの距離分析と相関させることによって、この曖昧性を取り除く。このようにして、横方向の車両座標と車両方向調整とを一義的に求めることができる。これは、前を走る車両が自車線上を走行しているのか、もしくは隣の車線上を走行しているのかを識別すべきとき、または自車線上の障害物の有無を識別すべきときに、特に重要である。

有利には、本発明による方法では、付加的に、車両に搭載されたジャイロシステムの情報も利用して、道路上で車両方向をより良好に確定することができる。もちろん、ジャイロシステムの代わりに、自動車内にある他のシステムおよびセンサ系の情報を位置推定に利用することも考えられる。

本発明によれば、道路縁部から自動車までの距離の推定値として、距離分析センサの受信信号の特徴が有意に変化し始めるこの受信信号内の距離ゲートの距離が使用される。この場合、受信信号の強度が単調に上昇するときに、有意な変化が判定されるようにすることが考えられる。これは許容範囲内の措置である。というのも、道路表面は、レーダセンサから放射される電磁波に対して滑らかであり、それゆえ反射してセンサへ戻ってくるエネルギーが比較的少ないのに対して、一般的な不均質な道路縁部（砂利、草、道路塗装面／縁石縁部の移行）での反射は明らかにより強いからである。受信信号、例えば信号障害に起因する受信信号の解釈の際のエラーを防ぐためには、信号エネルギーの上昇が少なくとも２つの距離ゲートに亘って生じるときにだけ、単調な信号上昇を有意と評価することも考えられる。距離ゲートの数の有意義な選択は、センサシステムの実際の距離分析に関連して行われる。これに応じて、有利には、道路縁部上の道路塗装面の単調な移行に関しては、画像処理から公知の適切な推定方式によって、距離推定を計算することも考えられる。さらにこの距離分析は、距離分析センサの分析よりも顕著に正確である。解像度がサブピクセル領域にある、このような縁部評価によって、解像度を係数５〜１０だけ上昇させることができる。

特に、距離分析センサの受信信号は、道路縁部の典型的な特徴の存在に関しても分析される。その際に、偏極を感知するようにセンサを構成し、これによって、信号の分析中に、受信信号の偏極を検査することができるようにすると特に有利である。検査によれば、偏極した特徴は、道路表面と道路縁部に典型的なテクスチャ（草、砂利）とでは有意に異なる。

有利には、距離情報の時間シーケンスから、道路経過を求めることができる。その際に、道路経過を最小２乗誤差の方法を用いて求めること、またはこの課題のために最適化されたカルマンフィルタを使用することも考えられる。その際に、カルマンフィルタをデジタルロードマップから得られた情報、例えばカーブパラメータに適合させると特に有利である。一時的に車道縁部が識別できない場合、例えば道路が合流する領域にいる場合には、有利には、先行する距離測定によって一時的に道路経過を外挿することも考えられる。

特に有利には、本発明による方法を使用して、技術システムが、車線に関する自動車の位置情報を制御パラメータとして利用できるようにすることができる。この際に、ビームセンサ（例えば、レーダ、ライダまたは赤外線アクティブセンサ系）の検出空間をマスキングするシステムも考えられる。このようにして、道路上のすべての関連する対象物を、道路外部の関連する対象物から分けることが可能となり、これによってシステム全体の識別性能の信頼性が顕著に高くなる。このような処置によって、車道経過に関連したビーム調節が正確に決められ、このことから生じる利点を、例えば対象物の分類の際に正確に実行することができる。この利点の他に、地図をサポートするこのようなセンサシステムは、有利にはセンサの場面解釈の性能を向上させることができる。例えば、システムは誤った識別を防ぐことができる。例えば地図情報から、対象物「橋」がセンサの識別の状態と一致した場合に、この対象物が例えば間違って「動かない障害物」として分類されるのを防ぐことができる。同様に有利には、地図情報に基づいた車道のカーブ半径、または車両周辺のインフラストラクチャの特別な状況に関する情報によって、距離分析センサの信号が比較的良好に解釈され、これによって誤った解釈の可能性を最小化することができる。

本発明による方法の実施のために、この用途のために特別に構成された個別のセンサシステムを車両に取り付けることが考えられる。しかし、本発明による方法の特に有利な点は、個々のセンサの部分情報を有利に組合せるという特徴にある。これによって、既に車両にあるセンサ系（例えばＡＲＴ，Ｄｉｓｔｒｏｎｉｃ，ナビゲーションシステム、近傍／周辺センサ系）を、比較的少数の変更だけで使用することができる。それゆえ、例えばレーダの放射特性を間隔調整のために拡張し、これによって付加的な個別に評価可能の放射ローブを道路縁部の方向に調節することが考えられる。

Claims (8)

1. 走行車線に関する自動車の位置を求めるための方法であって、
   ナビゲーションシステムに接続されたデジタルロードマップを用いて、道路に対する自動車の第１の位置づけを行い、
   続いて、距離分析センサを用いて、自動車から道路縁部までの距離を確定することによって、前記第１の位置づけを精密化する形式の方法において、
   道路縁部までの距離を確定するために、前記距離分析センサの受信信号の特徴を評価し、特徴の分析中に、受信信号の偏波を考慮する、方法において、
   先行する測定によって求められた距離情報の時間シーケンスに基づき、車道縁部の経過を求め、前記求めた車道縁部の経過に基づき、道路が合流する領域の道路縁部を外挿する、
   ことを特徴とする走行車線に関する自動車の位置を求めるための方法。
   
2. 自動車の位置を求めるために、ジャイロシステムの位置情報を利用する、請求項１記載の方法。
   
3. 受信信号が車道縁部の典型的な特徴を有する場合には、有意な変化が判定される、請求項１または２記載の方法。
   
4. 前記車道縁部の経過を最小２乗誤差の方法を用いて求める、請求項１から３いずれか１項記載の方法。
   
5. 前記車道縁部の経過を、カルマンフィルタを用いて求める、請求項１から４いずれか１項記載の方法。
   
6. 前記カルマンフィルタを、例えばカーブパラメータであるデジタルロードマップから得た情報に適合させる、請求項５記載の方法。
   
7. 請求項１から６のいずれか１項記載の方法を実施するための装置であって、
   例えばナビゲーションおよび距離調整の目的で車両に既に存在するセンサが、共に接続されている形式の装置において、
   前記センサのうちの１つは、道路表面と道路縁部との間の移行部を表す特徴を検出する、ことを特徴とする装置。
   
8. 前記センサは、道路表面と道路縁部との間の移行部から検出した特徴を個別に評価することができる信号処理ユニットを含む、請求項７記載の装置。