JP5890008B2 - 移動体の運行管理システム - Google Patents

Description

本発明は、鉱山や建設現場で移動する建設機械等の移動体の運行管理システムに関する。

鉱山や建設現場等を無人又は有人で移動する複数の移動体（例えば、ダンプトラック等の建設車両）の運行管理システムとしては、第１の通信方式によって、監視局と複数の車両間で少なくとも指示データを送受信する第１の送受信手段を監視局および複数の車両それぞれに設け、当該第１の通信方式よりも高速にデータを送受信可能の第２の通信方式によって、これら複数の車両相互間で、車両位置計測手段で計測された位置データを送受信する第２の送受信手段を複数の車両それぞれに設け、当該第２の送受信手段により、複数の車両相互間で位置データを送信させることにより、複数の車両それぞれにおいて、相互の位置関係を監視するものがある（特開平１０−２２２２２７号公報）。

また、自己の車両位置を計測する計測手段と、当該計測手段により計測された自己の車両位置を示す位置情報を他の車両との間で無線通信方式により送受信する通信手段と、当該通信手段を介して受信した他の車両についての位置情報、当該位置情報を受信した時刻情報、および自己の車両についての位置情報に基づいて自己の車両と他の車両との干渉の可能性を予測する予測手段と、当該予測手段により干渉すると予測された場合に、当該他の車両との干渉を回避すべく予め設定された制御を実行する制御手段とを複数の車両それぞれに備えた車両の干渉防止装置がある（特開２０００−３３９０２９号公報）。

さらに、無人車両と有人車両が同一走行コースを同時に走行する場合の無人車両と有人車両との干渉回避及び効率的な運行を行なうフリート制御を実行する無人車両と有人車両混走時のフリート制御方法として、無人車両の走行位置と有人車両の走行位置とを比較し、無人車両が有人車両の前方を走行していて、かつ両車両間の距離が所定値以内のときは、有人車両のオペレータに無人車両の回避操作をさせる警告を発するか、あるいは、有人車両が無人車両の前方を走行していて、かつ両車両間の距離が所定値以内のときは、無人車両をエンジンの燃料噴射量制御、変速機制御及びブレーキ制御の少なくともいずれかによって速度制御するか、又は有人車両のオペレータに無人車両の回避操作をさせる警告を発するかの少なくともいずれかを行なうものがある（特開平９−２３１５００号公報）。

特開平１０−２２２２２７号公報 特開２０００−３３９０２９号公報 特開平９−２３１５００号公報

ところで、実際の鉱山や建設現場では、各移動体は管制局等から行き先の指示は受けるが、移動速度の計画までは指示されないことがほとんどである。上記特開２０００−３３９０２９号公報の技術では、車両同士の衝突を防止するために各車両の最大存在範囲を計算する際、実際の走行速度を検出する際の時間差や将来の加減速の予測が困難であることから、各車両の最大速度から最大存在範囲を計算する方法を採用している。

しかし、この方法では、実際には衝突する可能性の非常に少ない車両についても車両存在範囲が重なれば衝突対象として検出されるため、設定が冗長となり運行効率が低下することがある。更に、当該方法では車両の存在範囲が重なった範囲で衝突が起こり得ることになるが、これではいつどこで衝突が起こるかを車両のドライバーが予測することが難しい。特に、車両の密度が高いエリアでは、必要以上に低速で運転することになり、運行効率がさらに落ちることになる。

本発明の目的は、各移動体の運行効率の低下が抑制できる移動体の運行管理システムを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、所定の経路を走行する複数の移動体の運行管理システムにおいて、前記複数の移動体の現在及び過去の位置情報及び走行状態情報に基づいて、前記複数の移動体の走行経路における所定の位置に前記各移動体が存在する確率を所定の周期で算出する処理を実行する第１確率計算手段と、当該算出された確率に基づいて、前記複数の移動体における２つが前記走行経路における所定の位置に同時に存在する確率を算出する処理を実行する第２確率計算手段とを備えるものとする。

本発明によれば、衝突が発生する可能性のある場所が遷移確率に基づいて特定されるので、移動体の運行効率を向上できる。

本発明の第１の実施の形態に係る一の車両に搭載された運行管理装置の概略構成図。 位置推定部１０５が実行する処理フローを示す図。 地図データベース１０４のデータ構造を示す図。 走行距離が短い場合の地図上自車位置の計算フローチャートを示す図。 自車位置から地図上自車位置を算出する処理フローを示す図。 自車位置と地図データの関係を示す概略図。 遷移確率記憶部１０８のデータ構造を示す図。 サブリンク候補テーブルの構造を示す図。 位置遷移確率計算部１０７が実行する処理フローを示す図。 走行状態記憶部１０６に記憶されている走行状態テーブルを示す図。 衝突位置推定部１１０が実行する処理フローを示す図。 衝突確率テーブルのデータ構造を示す図。 他車両の遷移確率記憶部１０８から受信したサブリンク毎の遷移確率のデータ構造を示す図。 他車両と衝突可能性が高い位置を表示装置１１２に表示した第１の例を示す図。 図１４に示した画面を表示するために表示装置１１２が実行する処理フローを示す図。 表示装置１１２に記憶された表示設定テーブルのデータ構造を示す図。 他車両と衝突可能性が高い位置を表示装置１１２に表示した第２の例を示す図。 図１７に示した画面を表示するために表示装置１１２が実行する処理フローを示す図。 他車両と衝突可能性が高い位置を表示装置１１２に表示した第３の例を示す図。 図１９に示した画面を表示するために表示装置１１２が実行する処理フローを示す図。 表示装置１１２に記憶された他の表示設定テーブルのデータ構造を示す図。 本発明の第２の実施の形態に係る運行管理システムの概略構成図。 第２の実施の形態に係る位置推定部１０５が実行する処理フローを示す図 車両用地図データベース２２０４のデータ構造を示す図。 位置遷移確率計算部１０７で実行される処理フローを示す図。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。ここでは移動体の一例として複数のダンプトラック（以下、車両）の運行管理を行うシステムについて説明する。ダンプトラックは、予め定められた走行経路を複数回走行することが多く、有人及び無人のいずれの方法で運行されても良い。

図１は本発明の第１の実施の形態に係る一の車両に搭載された運行管理装置の概略構成図である。ここでは、簡略のため、本実施の形態に係る運行管理システムに含まれる複数の車両うち一の車両に搭載される運行管理装置の構成について説明するが、他の車両についても同様の構成を備えているものとする。

図１に示す車両は、当該車両の位置を検出するための手段（位置検出手段）として、GPS衛星（Global Positioning System 衛星）からの信号を受信して当該車両の位置情報を計測するためのGPS受信機１０１と、当該車両の加速度や角速度などを計測するための慣性センサ１０２と、当該車両の速度を計測するための速度センサ１０３を備えている。また、運行管理対象である各車両の走行経路に係る地図データ（地図情報）が記憶された地図データベース（地図記憶手段）１０４と、位置検出手段１０１，１０２，１０３からの位置情報と地図データベース１０４の地図データに基づいて地図上での当該車両の位置（地図上位置）を推定する処理を実行する位置推定部（位置推定手段）１０５と、当該車両の現在及び過去（例えば、数ステップ分）における地図上位置、進行方位、速度、角速度及び加速度等を含む走行状態データ（走行状態情報）が時系列で記憶される（すなわち、走行状態データの履歴が記憶される）走行状態記憶部（走行状態記憶手段）１０６と、走行経路上の或る位置から或る位置まで当該車両が移動する確率（位置遷移確率（遷移確率））を計算する処理を実行する位置遷移確率計算部（第１確率計算手段）１０７と、位置遷移確率計算部１０７で計算された位置遷移確率を記憶する遷移確率記憶部１０８と、管制局及び他車両等と通信し、各種データ（例えば、他車両の位置データや走行状態データ等）の授受を行うための通信部（通信手段）１０９と、走行経路上の所定の位置で当該車両と他車両が同時に存在する確率（衝突確率）を遷移確率記憶部１０８の位置遷移確率に基づいて算出し、当該確率が設定値を超える領域を「他車両と衝突する位置」として推定する処理を実行する衝突位置推定部１１０と、当該衝突する位置および当該位置における確率が記憶される衝突確率記憶部（衝突確率記憶手段）１１１と、衝突位置推定部１１０で他車両と衝突する位置として計算された位置等を地図上に表示するための表示装置（表示手段）１１２と、衝突位置推定部１１０の計算結果に基づいて当該車両のステアリング，ブレーキ，アクセルなどに指令を出す車両制御部１１３を備えている。

なお、図１に示した構成をハードウェア的に説明すると、位置推定部１０５、位置遷移確率計算部１０７、衝突位置推定部１０８及び車両制御部１１３は、各種プログラムを実行するための演算処理装置（例えば、ＣＰＵ）に該当する。また、地図データベース１０４、走行状態記憶部１０６及び遷移確率記憶部１１０は、プログラムをはじめ各種データを記憶するための記憶装置（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびフラッシュメモリ等の半導体メモリや、ハードディスクドライブ等の磁気記憶装置）に該当する。また、図１に示した位置推定部１０５、位置遷移確率計算部１０７、衝突位置推定部１０８及び車両制御部１１３は、それらの一部又は全部をハードウェアロジック（例えば集積回路）で構成しても良い。また、これらの各構成は、当該各構成の機能を実現するプログラムを演算処理装置が実行することにより実現されるソフトウェアで構成してもよい。

位置推定部１０５は定期的に自車の現在位置を推定している。ここで位置推定部１０５による自車位置の推定方法を以下に示す。GPS受信機１０１、慣性センサ１０２および速度センサ１０３からは、それぞれのセンサの出力周期毎に情報が出力され、GPS受信機１０１からは位置、慣性センサ１０２からは角速度と加速度、速度センサ１０３からは速度の情報が出力され、位置推定部１０５に入力される。位置推定部１０５では、入力された各センサの情報と地図データベース１０４から地図上における車両の位置、進行方位、速度、角速度、加速度を算出する。

図２は位置推定部１０５が実行する処理フローを示す図である。図２に示すように、位置推定部１０５は周期的に起動する（ステップ２０１）。ステップ２０２では、慣性センサ１０２および速度センサ１０３から得られる情報から、車両の進行方位θ、走行路勾配φ、速度ｖ、加速度α、角速度ωを計算する。角速度ωは慣性センサ１０２のジャイロセンサから、速度ｖは速度センサ１０３からそれぞれ時々刻々得られ、進行方位θおよび加速度αは次式で求めることができる。各式におけるｔはステップ数（位置推定部１０５の起動周期ごとに１ずつ増加する数（時系列番号））である。

また、走行路勾配φは上記で計算した加速度αと、慣性センサ１０２における車両前後方向の加速度センサの出力ACCとから、下記式により求めることができる。ただし、ｇは重力加速度である。

なお、車両に搭載する装置では、慣性センサ１０２や速度センサ１０３が存在しない場合が有る。この場合には下記の方法で角速度、加速度、速度を算出することで慣性センサ１０２や速度センサ１０３に代えても良い。

慣性センサ１０２が存在しない場合には、角速度および加速度を以下の方法で算出し、慣性センサ１０２に代えることができる。まず、角速度の算出方法としては、GPS方位の差分をGPS取得周期で除した値を角速度とするものがある。また、加速度の算出方法としては、（１）GPS速度の差分をGPS取得周期で除した値を加速度とするもの、（２）速度センサの差分を速度センサの取得周期で除した値を加速度とするもの、（３）今回のGPS位置と1GPS取得周期分の前のGPS位置間の距離をGPS取得周期で除した値を速度とし、更に1周期前の速度との差分をGPS周期で除した値を加速度とするものがある。

また、速度センサが存在しない場合、速度を以下の方法で算出し、速度センサに代えることができる。速度の算出方法としては、（１）GPS速度を速度センサの代わりに入力するもの、（２）今回のGPS位置と1GPS取得周期分の前のGPS位置間の距離をGPS取得周期で除した値を速度とするもの、（３）加速度センサから得られた値を加速度と仮定し、積分することで速度を算出するものがある。なお、上記の方法以外でも、加速度、角速度、速度が算出可能であれば良い。

ステップ２０２で計算された進行方位、速度、加速度、角速度は、当該起動周期（当該時系列番号）における車両の走行状態データとして走行状態記憶部１０６（図１０参照）に保存され、ステップ２０３へ移行する。ステップ２０３では、GPS位置情報がGPS受信機１０１から出力されているかを判断する。GPS受信機１０１の出力周期の場合は、ステップ２０４へ移行する。GPS受信機１０１の出力周期で無い場合は、ステップ２０５へ移行する。

ステップ２０４では、ある位置を原点としたローカル座標系にGPS位置情報を変換し、自車位置として設定し、ステップ２０６へ移行する。

ステップ２０５では、GPS位置情報がセンサから出力されていないため、ローカル座標系におけるデッドレコニングによる位置推定結果を自車位置として設定し、ステップ２０６へ移行する。デッドレコニングによる位置推定はステップ２０２で算出された値を用いて次式に従って求めることができる。

ステップ２０６では、自車位置周辺の地図データを地図データベース１０４から取得する。本実施の形態に係る地図データベース１０４には、地図データとして、各車両の走行経路（道路）を線状に規定し、当該線状の走行経路の形状を点（以下、「ノード」と称することがある）と線（以下、「リンク」と称することがある）で表わしたもの（トポロジカル地図データ）が記憶されている。各リンクは線状の走行経路を分割して得られる複数の線分であり、各ノードは各線分の端点となる。

図３は地図データベース１０４のデータ構造を示す図である。この図に示すように、地図データベース１０４には、走行経路内に含まれるリンクを一意に表わすリンクID３０１と、リンクID３０１で表わされるリンクの始点座標を表わすリンク始点３０２と、リンクID３０１で表わされるリンクの終点座標を表わすリンク終点３０３と、リンク始点３０２が接続する他のリンクのIDを示す接続ID３０４と、リンク終点３０３が接続する他のリンクのIDを示す接続ID３０５と、リンクID３０１で表わされるリンクをさらに複数の範囲（サブリンク）に分割したサブリンクの数を表わすリンク分割数３０６と、リンクID３０１で表わされるリンクを分割したサブリンクのそれぞれを一意に表わすサブリンクID３０７と、リンク始点３０２からサブリンク始点までの距離３０８と、サブリンクID３０７で表されるサブリンクの始点座標を表わすサブリンク始点３０９と、その存在範囲であるサブリンク始点半径３１０と、サブリンクID３０７で表されるサブリンクの終点座標を表わすサブリンク終点３１１、その存在範囲であるサブリンク終点半径３１２が保存されている。なお、サブリンクID３０７はリンク始点３０２からリンク終点３０３の方向に順番に番号が振られているものとする。

ステップ２０６において、位置推定部１０５は、自車位置周辺の地図データとして、始点もしくは終点が自車位置からある範囲内に存在するリンクID３０１に紐付くデータを全て取得する。自車位置周辺の地図データを取得できればステップ２０７に移行する。

ステップ２０７では、自車両が走行する予定のルート（走行経路）を管制局に設置されたコンピュータと通信することで取得する。なお、走行経路は、管制局から出力されるものに代えて、自車で決定したものを利用しても良い。

ここでは、自車両の走行する予定のルート（走行経路）を、地図データベース１０４内の各サブリンクに対して設定されるルートフラグ７１６（図７参照）の項目で規定しており、本実施の形態では各サブリンクに係るルートフラグは遷移確率記憶部１０８に記憶されている。ルートフラグ７１６としては、“ルート上”、“ルート外”及び“未設定”の３値があり、これらのいずれか１つが全てのサブリンクに対して設定される。例えば、フラグ値“未設定”は、ルートが設定されていない状態を示し、この場合は全てのサブリンクに対するルートフラグが“未設定”に設定される。一方で、ルートが設定されている場合は、全てのサブリンクに対するルートフラグルートが“ルート上”又は“ルート外”のいずれかに設定される。

もし、ルートが設定されていない場合は、管制局へルートを問合わせ、ルートに係るリンクID列の送付を受ける。そして、遷移確率記憶部１０８において、管制局から送付された各リンクIDに含まれる全サブリンクに対してルートフラグを“ルート上”と設定し、それ以外のサブリンクを“ルート外”と設定する。

一方、ルートが既に設定されている場合は、通信部１０９から管制局に対して自車両が走行する予定のルートの変更の有無を確認する。そして、ルートの変更が有る場合は、変更後の全リンクID列を取得し、送付された各リンクIDに含まれる全サブリンクに対してルートフラグを“ルート上”に、それ以外を“ルート外”として遷移確率記憶部１０８へ設定する。

ステップ２０８では、位置推定部１０５は、走行状態記憶部１０６に１ステップ前の地図上自車位置が存在し、前回の地図上位置の計算した位置から走行距離が規定の値以下であるか否かを判断する。走行距離が規定の値以下である場合はステップ２０９へ移行する。走行距離が規定の値より大きい場合はステップ２１０へ移行する。

ステップ２０９では、１ステップ前の地図上自車位置からリンク上を速度分だけ進行した位置を地図上位置として設定し、ステップ２１１へ移行する。ステップ２１０では、自車位置から地図上自車位置を算出・設定し、ステップ２１１へ移行する。次にステップ２０９およびステップ２１０の地図上自車位置の算出方法を示す。

地図上位置は、トポロジカル地図上のどこに自車位置が存在するかを表わすものであり、ステップ２０６で取得した自車位置周辺のトポロジカル地図に含まれるリンクID３０１、サブリンクID３０５、リンク始点３０２からの距離の３つの変数（linkID，slinkID，leng）によって一意に表わされる。入力はステップ２０４もしくはステップ２０５で設定されたローカル座標系の自車位置である。

ステップ２０９の場合、走行状態記憶部１０６に１ステップ前の地図上自車位置（linkID(t-1)，slinkID(t-1)，leng(t-1)）が存在するので、ステップ２０２で計算した速度ｖ（ｔ）から地図上位置を図４の処理フローに従って計算する。図４におけるステップ４０１では、１ステップ前の地図上自車位置（linkID(t-1)，slinkID(t-1)，leng(t-1)）を走行状態記憶部１０６より取得し、今回の地図上自車位置（linkID(t)，slinkID(t)，leng(t)）に設定し、ステップ４０２へ移行する。ステップ４０２では、ステップ２０２で取得した速度ｖ（ｔ）に位置推定部１０５の起動する周期を乗じて車両の進行距離を計算・設定し、ステップ４０３へ移行する。ステップ４０３ではlinkID(t)に対応するリンク終点の座標３０３を地図データから検索し、今回の地図上自車位置（linkID(t)，slinkID(t)，leng(t)）からリンク終点３０３までの距離を計算する。計算したリンク終点３０３までの距離と、進行距離を比較し、進行距離が小さい場合はステップ４０４へ移行し、進行距離が大きい場合はステップ４０５へ移行する。ステップ４０４では、linkID(t)の終点から接続するリンクID３０５を検索し、linkID(t)を変更する。また、進行距離からステップ４０３で計算したリンク終点までの距離を減じた値を新しい進行距離として更新し、ステップ４０３へ戻る。ステップ４０５では、slinkID（ｔ）に対応するサブリンクID３０７をステップ２０６で取得した地図データから検索し、そのサブリンク終点３１１までの長さを計算する。計算したサブリンク終点３１１までの長さと進行距離を比較し、進行距離よりも大きい場合はステップ４０６へ移行し、小さい場合はステップ４０７へ移行する。ステップ４０６では、slinkID(t)の次のサブリンクID３０７にslinkID(t)を変更する。また、進行距離からステップ４０５で計算したサブリンク終点までの距離を減じた値を新しい進行距離として更新し、ステップ４０５へ戻る。ステップ４０７では、進行距離をサブリンク始点からの距離legn(t)に設定し、ステップ２１１へ移行する。

一方、ステップ２１０の場合、地図上自車位置をステップ２０４もしくはステップ２０５で設定された自車位置から計算することになる。図５は自車位置から地図上自車位置を算出する処理フローを示す図であり、図６は自車位置と地図データの関係を示す概略図である。

図５におけるステップ５０１では、ステップ２０６で取得した自車位置周辺の地図データからリンクID３０１およびサブリンクID３０７を先頭から順番に選択し、ステップ５０２に移行する。ステップ５０２では、「選択したサブリンクID３０７から自車位置よりも後方かつ進行方位の延長線上にサブリンクの始点が存在するという事象u」が起こる確率P(u)を計算し、ステップ５０３へ移行する。ここで図６を用いて確率P(u)の計算方法について説明する。

まず、図６に示すように、自車位置６０１と、ステップ５０１で選択されたサブリンクID３０７に対応するサブリンク６０２と、サブリンク６０２の始点６０３と、サブリンク６０２の始点６０３の存在範囲６０４とを地図データから取得する。サブリンクの始点６０３は正規分布でその存在確率が規定され、存在範囲６０４は３σの位置とすると、サブリンクの始点６０３からある点（ｘ，ｙ）にサブリンクの始点６０３が存在する確率P(x、y|u)は下記のように計算できる。ただし、下記式におけるruは存在範囲６０４の値である。

よって、サブリンクの始点６０３がステップ２０２で計算した進行方向の延長線６０５上に存在し、かつ自車位置よりも後方に存在する確率P(u)は下記の式で計算できる。ただし、下記式におけるｘの積分範囲は、進行方向のｘ軸成分が正の場合には（-∞，自車位置のx座標）、負の場合には（自車位置のｘ座標，∞）となる。また、ｙの積分範囲は、進行方向のｙ軸成分が正の場合には（-∞，自車位置のｙ座標）、負の場合には（自車位置のｙ座標，∞）となる。

次にステップ５０３では、「選択したサブリンクID３０７から自車位置よりも前方かつ進行方位の延長線上にサブリンクの始点が存在するという事象v」が起こる確率P(v)を計算し、ステップ５０４へ移行する。再び図６を用いて確率P(v)の計算方法について説明する。

図６に示すように、自車位置６０１と、ステップ５０１で選択されたサブリンクID３０７に対応するサブリンク６０２と、サブリンク６０２の終点６０７と、終点６０７の存在範囲６０６とを地図データから取得する。サブリンク６０２の終点６０７は正規分布でその存在確率が規定され、存在範囲６０６は３σの位置とすると、サブリンク６０２の終点６０７からある点（ｘ、ｙ）にサブリンク６０２の終点６０７が存在する確率P(x、y|v)は下記式により計算できる。ただし、下記式におけるrvは存在範囲６０６の値である。

よって、サブリンク６０２の終点６０７がステップ２０２で計算した進行方向の延長線６０５上に存在し、かつ自車位置よりも前方に存在する確率P(v)は下記の式で計算できる。ただし、下記式において、yは進行方位を傾きとしたｘの一次関数として表わされ、ｘの積分範囲は、進行方向のｘ軸成分が正の場合には（自車位置のｘ座標，∞）、負の場合には（-∞，自車位置のｘ座標）となる。また、ｙの積分範囲は、進行方向のｙ軸成分が正の場合には（自車位置のｙ座標，∞）、負の場合には（-∞，自車位置のｙ座標）となる。

ステップ５０４では、自車位置が選択したサブリンク上に存在する確率P(u，v)を計算し、ステップ５０９へ移行する。P(u，v)は下記の式で計算できる。

ステップ５０５では、1ステップ前の地図上自車位置が存在するかどうかを判断し、存在しない場合はステップ５０６へ移行し、存在する場合はステップ５０７へ移行する。

ステップ５０６では、ステップ５０１で選択したサブリンクに地図上自車位置が存在する確率であるサブリンク候補確率P(L)としてP(u，v)を設定し、ステップ５０９へ移行する。

ステップ５０７では、遷移確率記憶部１０８から１ステップ前の地図上自車位置を取得後、対応する遷移確率を取得する。ここで、遷移確率とは、走行経路上における或る地点から或る地点へ自車が遷移する確率を示すものとし、本実施の形態では遷移元の或るサブリンクから遷移先の或るサブリンクへ地図上自車位置が遷移する確率としている。

図７は本実施の形態における遷移確率記憶部１０８のデータ構造を示す図である。図７において、遷移元リンクID７０１は１ステップ前の地図上自車位置のリンクIDであるlinked(t-1)に当たり、遷移元サブリンクID７０２は１ステップ前の地図上自車位置のサブリンクIDであるslinked(t-1)に当たる。遷移先サブリンク数７０３は、遷移元のサブリンクから地図上自車位置が遷移する可能性のあるサブリンク数が入力されている。なお、本実施の形態に係るサブリンク数は車両の最大速度に基づいて決定されている。遷移先リンクID７０４および遷移先サブリンクID７０５は、遷移元から地図上自車位置が遷移する可能性のあるリンクおよびサブリンクのIDが入力されている。遷移確率７０６には、「遷移元リンクID７０１および遷移元サブリンクID７０２により一意に決定されるサブリンクから、遷移先リンクID７０４および遷移先サブリンクID７０５で一意に決定されるサブリンクに、地図上自車位置が遷移するという事象s」が起こる確率（遷移確率）が入力されている。また、平均速度７０７、速度分散７０８、平均加速度７０９、加速度分散７１０、平均進行方位７１１、進行方位分散７１２、平均角速度７１３、角速度分散７１４は、事象sが起こった際に観測される各走行状態の平均値と分散値が入力されている。また、観測回数７１５は観測される走行状態の分散値および平均値（７０７〜７１４）の母集団の数で0より大きな値が入力されている。

ステップ５０７では、１ステップ前の地図上自車位置（linkID(t-1)，slinkID(t-1)，leng(t-1)）を取得し、linkID(t-1)、slinkID(t-1)の組み合わせに対応する遷移元リンクID７０１、遷移元サブリンクID７０２を検索し、遷移元サブリンクID７０２に連なる遷移先リンクID７０４および遷移先サブリンクID７０５からステップ５０１で選択したリンクID３０１、サブリンクID３０７の組み合わせに対応する箇所を検索し、その遷移確率７０６および観測される走行状態の分散値および平均値（７０７〜７１４）を取得し、ステップ２０２で計算された走行状態である事象oと事象sが同時に起こる観測時遷移確率P(s、o)を計算する。観測時遷移確率P(s、o)は下記式に基づいて計算される。ただし、下記式におけるa(*)、σ(*)は各走行状態の平均と分散である。

ステップ５０８にて、ステップ５０１で選択したサブリンクに地図上自車位置が存在する確率（サブリンク候補確率）P(L)を計算する。P(L)は以下のように、確率P(s、o)と確率P(u、v)から求めることができる。

ここで、W（L）はルートフラグ７１６による重みである。対象とするサブリンク候補が“ルート上”か“ルート外”かにより重みを設定する。“ルート外”のサブリンクに地図上自車位置が存在しないとする場合は、“ルート外”の重みに０を設定する。

ステップ５０９では、サブリンク候補テーブルの尤度にP(L)を設定する。図８はサブリンク候補テーブルの構造を示す図である。この図に示すように、サブリンク候補テーブルには、ステップ５０１で選択されたサブリンクの存在するリンクID８０１と、サブリンクID８０２と、各サブリンクIDに対応する尤度８０３が記憶される。

ステップ５１０では、ステップ２０６で取得した自車位置周辺のトポロジカル地図に含まれるサブリンクID３０５の全てが選択されたかを判断し、まだ選択していないサブリンクが存在している場合、ステップ５０１へ戻り、ステップ５０１からステップ５１０の処理を繰り返す。全てのサブリンクを選択し終えている場合は、ステップ５１１へ移行する。

ステップ５１１では、サブリンク候補テーブルから最も尤度の高いサブリンクIDを選び出し、当該サブリンクIDに基づいて決定した地図上自車位置を走行状態記憶部１０６に設定する。ここにおける地図上自車位置（linkID(t)，slinkID(t)，leng(t)）におけるlinkID(t)およびslinkID(t)には、サブリンク候補テーブルの最大尤度となる行のリンクID８０１、サブリンクID８０２をそれぞれ設定すれば良い。また、サブリンク始点からの距離leng(t)としては、自車位置から決定したサブリンクへ下ろした垂線の足とサブリンク始点との距離を設定する。垂線が下ろせない場合は、サブリンク始点もしくはサブリンク終点で自車位置に近い方を設定する。

上記のようにステップ２０９又はステップ２１０が終了したら、位置推定部１０５は、ステップ２１１において、地図上自車位置の設定が完了したメッセージを位置遷移確率計算部１０７へ送信して位置推定部１０５の処理を終了する。

ここで図１に戻る。位置遷移確率計算部１０７は、位置推定部１０５の起動周期とは別の起動周期を持つ。位置遷移確率計算部１０７は、自車両の現在及び過去の位置情報及び走行状態情報に基づいて、自車両の走行経路における所定の位置（ここでは「サブリンク」）に自車両が将来存在する確率（遷移確率）を算出する処理を実行する部分である。

図９は位置遷移確率計算部１０７が実行する処理フローを示す図である。本実施の形態における位置遷移確率計算部１０７は、地図データベース１０４、走行状態記憶部１０６および遷移確率記憶部１０８に記憶されたデータに基づいて、地図上自車位置が或るサブリンクから別の或るサブリンクへ遷移する確率（遷移確率）を計算している。図９におけるステップ９０１では、位置遷移確率計算部１０７は、位置推定部１０５からの地図上自車位置設定完了のメッセージ（ステップ２１１）の受信を待ち、ステップ９０２に移行する。ステップ９０２では、位置推定部１０５から地図上自車位置設定完了のメッセージが送信されているか否かを判断し、メッセージが送信されていない場合、ステップ９０１に戻り、メッセージが送信されてくるまで待機する。メッセージが送信されている場合、ステップ９０３へ移行する。なお、位置遷移確率計算部１０７は起動周期以外では、位置推定部１０５からの位置計算完了のメッセージを無視するものとする。

ステップ９０３では、1ステップ前の地図上自車位置が存在するか否かを判断し、存在しない場合はステップ９１０へ移行する。存在する場合は、ステップ９０４へ移行する。

ステップ９０４では、時系列順に記憶されている速度、加速度、進行方位、角速度および地図上自車位置（走行状態情報）を走行状態記憶部１０６から全て取得する。

図１０は走行状態記憶部１０６に記憶されている走行状態テーブルを示す図である。遷移元と遷移先は時系列番号が隣り合っており、遷移元は時系列番号が小さい。図１０では、遷移元が時系列番号iの地図上自車位置１００１であり、遷移先が地図上自車位置１００２となる。この時のサブリンクの組み合わせは、遷移元リンクID７０１：linkID(i)、遷移元サブリンクID７０２:slinkID(i)、遷移先リンクID７０４：linkID(i+1)、遷移先サブリンクID７０５：slinkID(i+1)）となる。

ステップ９０５では、ステップ９０４で得られた地図上自車位置から時系列順に遷移元のリンクおよびサブリンクと遷移先のリンクおよびサブリンクの組み合わせを選択する。ここでは、当該時系列順のデータにおける或るステップでの地図上自車位置を「遷移元」として設定し、当該遷移元よりも１ステップ後の地図上自車位置を「遷移先」として設定し、遷移するサブリンクの組み合わせを決定する。遷移先と遷移元は１方向の遷移であり、逆は等しくはならない。

ステップ９０６では、位置遷移確率計算部１０７は、１対のサブリンクの遷移する組み合わせから、速度、加速度、進行方位、角速度の平均値、分散値を更新する。ここにおける速度、加速度、進行方位、角速度の平均値、分散値の更新は、走行状態記憶部１０６から時系列で取得した第i番目の速度v(i)、加速度α(i)、進行方位θ(i)、角速度ω(i)と、遷移確率記憶部１０８から取得した平均速度７０７、速度分散７０８、平均加速度７０９、加速度分散７１０、平均進行方位７１１、進行方位分散７１２、平均角速度７１３、角速度分散７１４、観測回数７１５と、以下の式を利用する。ただし、下記式におけるa(*)、σ(*)は各走行状態の平均と分散であり、nは観測回数７１５である。

更新した各値は、位置遷移確率計算部１０７に選択されたサブリンクの組み合わせに対応する各走行状態の平均、分散（７０７−７１４）および観測回数７１５を書きかえる。

ステップ９０７では、ステップ９０５で選択された遷移元と遷移先のリンクおよびサブリンクの組み合わせについて位置遷移確率P(s)を計算する。位置遷移確率P(s)は、下記式から計算される。ただし、下記式におけるP’(s)は遷移確率記憶部１０８に記録されている遷移確率７０６であり、nは観測回数７１５、Nは遷移先サブリンク数７０３である。

上記式によって計算された位置遷移確率P(s)は、ステップ９０５で遷移確率計算部１０７に選択されたサブリンクの組み合わせに対応する遷移確率７０６として設定・更新される。

ステップ９０８では、走行状態記憶部１０６に保存されている全ての時系列に係るサブリンクの組合せが選択済みであるか否かを判断する。全てのサブリンクの組合せ（時系列）が選択済みである場合、ステップ９０９に移行する。一方、まだ選択していない組合せ（時系列）が残っている場合にはステップ９０５に戻り、ステップ９０５からステップ９０８の処理を繰り返す。

ステップ９０９では、走行状態記憶部１０６に記憶されている情報を全て消去する。ステップ９１０では、遷移確率設定完了のメッセージを衝突位置計算部１１０に送信し、位置遷移確率計算部１０７の処理を終了する。

図１に示した衝突位置推定部１１０は、位置遷移確率計算部１０７で算出された自車両の遷移確率に基づいて、自車両の走行経路における所定の位置（サブリンク）に自車両と他車両が同時に存在する確率（衝突確率）を算出する処理を実行する部分である。

図１１は衝突位置推定部１１０が実行する処理フローを示す図である。この図に示すように、本実施の形態における衝突位置推定部１１０は、位置遷移確率計算部１０７からの遷移確率計算完了メッセージをトリガに起動し、他車両と衝突する確率をサブリンク毎で計算する処理を実行する。

衝突位置推定部１１０は、まず、ステップ１１０１において、位置遷移確率計算部１０７からの遷移確率計算完了のメッセージの受信を待ち、ステップ１１０２に移行する。ステップ１１０２では、位置遷移確率計算部１０７から遷移確率計算完了のメッセージが送信されているかを判断し、メッセージが送信されていない場合、ステップ１１０１に戻り、メッセージが送信されてくるまで待機する。メッセージが送信されている場合、ステップ１１０３へ移行する。

ステップ１１０３では、衝突確率記憶部１１１に記憶された衝突確率テーブルを初期化する。図１２は衝突確率テーブルのデータ構造を示す図である。この図に示すように、衝突確率テーブルには、自車両の遷移先サブリンクID７０５に対応する他車両毎の衝突確率１２０１が並び、自車両の遷移先サブリンクID７０５において衝突確率が最も高い車両IDとその衝突確率１２０２が抽出されている。なお、初期化時には衝突確率テーブルの全ての値が0に設定される。

ステップ１１０４では、通信部１０９を介して、図１と同じ構成の他車両及び／又は管制局より他車両の地図上の位置（現在位置）を受信しつつ、さらに、他車両の遷移確率記憶部１０８から、他車両の現在位置に関連する遷移先リンクID、遷移先サブリンクID、および当該遷移先サブリンクIDに係る遷移確率を受信する。そして受信した他車両の位置及び遷移確率を衝突確率記憶部１１１に記憶する。ステップ１１０５では、ステップ１１０４で複数台の他車両から位置および遷移確率を受信している場合、後続する衝突確率算出処理（ステップ１１０７）の対象としてそのうちの１台を車両ID順に選ぶ。ステップ１１０４で位置および遷移確率を受信した他車両が一台の場合には当該車両を選択する。ステップ１１０６では、後続する衝突確率算出処理（ステップ１１０７）の対象として、自車両の遷移確率記憶部１０８に記憶された遷移先リンクID７０４と遷移先サブリンクID７０５の組み合わせの中から１つをデータの記録順に選択する。

ステップ１１０７では、自車両及びステップ１１０５で選択された他車両の遷移確率のうち、ステップ１１０６で選択された遷移先リンクID７０４及び遷移先サブリンクID７０５に係るものに基づいて、衝突確率を計算する。図１３は他車両の遷移確率記憶部１０８から受信したサブリンク毎の遷移確率のデータ構造を示す図である。

ここで、ステップ１１０７における衝突確率の計算の一例について説明する。まず、ステップ１１０６で選択した遷移先サブリンクID７０５に係る自車両の遷移確率７０６を「自車両がそのサブリンク上に存在するという事象q」の確率P(q)として設定する。すなわち、地図上自車位置（自車両の現在位置）に係るlinkIDおよびslinkIDとIDが等しい遷移元リンクID７０１および遷移元サブリンクID７０２を抽出し、当該遷移元リンクID７０１および遷移元サブリンクID７０２から遷移する遷移先リンクID７０４および遷移先サブリンクID７０５の組合せの１つを自車両の遷移確率記憶部１０８から選び、その組合せに係る遷移確率７０６を確率P(q)として設定する。

次に、ステップ１１０５で選択した他車両から受信したサブリンク毎の遷移確率のデータから、ステップ１１０６で選択した自車両の遷移先リンクID７０４および遷移先サブリンクID７０５と等しい遷移先リンクID１３０５および遷移先サブリンクID１３０６を検索する。そして、その検索した組み合わせに係る遷移確率１３０７を「ステップ１１０６で選択したサブリンク上に他車両が存在するという事象w」の確率P(w)として設定する。なお、検索したサブリンクIDが他車両の遷移確率のデータに存在しない場合には、P(w)には0を設定する。

ここでは、「他車両Dと衝突するという事象D」の起こる確率P(D)（衝突確率）は、自車両と他車両が同じサブリンク上に同時に存在する場合に起こるものとし、確率P(q)及びP(w)に基づいて下記式により計算できる。ただし、下記式におけるW(q),W(w)は、事象q,wそれぞれに対応するサブリンクが“ルート上”か否かによる重みを示す。ルート上のみを対象として確率を計算する場合は、“ルート外”の値を0と設定すれば良い。

ステップ１１０８では、ステップ１１０７で計算した衝突確率を衝突確率記憶部１１１の衝突確率テーブルに記憶する。衝突確率テーブルでは、ステップ１１０８で記憶した値が最大衝突確率１２０２（ステップ１１０６で選択した遷移先のリンク及びサブリンクの組合せに係る衝突確率を算出したもののうち最大のもの）よりも大きいかを常に監視し、最大衝突確率１２０２よりも大きい場合には、ステップ１１０８の値を新たな最大衝突確率として保存し、その衝突確率に係る車両IDも保存する。

ステップ１１０９では、自車両の遷移確率記憶部１０８における全ての遷移先リンクと遷移先サブリンクの組み合わせが選択されたか否かを判断し、残りが有ればステップ１１０６へ戻り、ステップ１１０６からステップ１１０９の処理を繰り返す。全ての組み合わせが選択された場合、ステップ１１１０へ移行する。

ステップ１１１０では、ステップ１１０４で受信した全ての他車両について衝突確率を計算したかを判断する。ここで残りの車両が有れば、ステップ１１０５へ戻り、ステップ１１０５からステップ１１１０までの処理を繰り返す。一方、全ての他車両が選択済みの場合には、ステップ１１１１へ移行する。

ステップ１１１１では、衝突確率テーブル設定完了のメッセージを表示装置１１２へ送信し、衝突位置推定部１１０の処理を終了する。

表示装置１１２では、衝突確率テーブル設定完了メッセージを受信すると、衝突の可能性が有る位置を画面に表示し、車両のドライバーへ通知する。次に、自車両の走行経路上において他車両と衝突可能性が高い位置の表示装置１１２における表示方法を示す。

図１４は他車両と衝突可能性が高い位置を表示装置１１２に表示した第１の例を示す図である。ここでは、表示装置１１２に表示される全てのトポロジカル地図をサブリンク毎に分け、各サブリンクを衝突確率によって色分け表示する例を示す。図１４の画面内には、自車両及び他車両の走行経路の一部がリンク１４０３、リンク端点１４０２、サブリンク１４０４によって表示されており、当該走行経路上には自車位置１４０１が表示されている。画面上に含まれるサブリンク１４０４は、衝突確率の大きさに応じて色分けされている。

図１５は図１４に示した画面を表示するために表示装置１１２が実行する処理フローを示す図である。この図に示すように、表示装置１１２は、まず、衝突位置推定部１１０からの衝突確率テーブル設定完了のメッセージの受信を待ち（ステップ１５０１）、衝突位置推定部１１０から衝突確率テーブル設定完了のメッセージが送信されているかを判断する（ステップ１５０２）。メッセージが送信されていない場合には、ステップ１５０１に戻り、メッセージが送信されてくるまで待機する。メッセージが送信されている場合、ステップ１５０３へ移行する。

ステップ１５０３では、画面の表示範囲に含まれるリンクIDおよびサブリンクIDの組合せを地図データベース１０４から全て取得する。ステップ１５０４では、ステップ１５０３で取得したリンクIDおよびサブリンクIDの組合せを取得順に選択する。ステップ１５０５では、ステップ１５０４で選択したリンクIDおよびサブリンクIDの組合せを衝突確率記憶部（衝突確率テーブル）１１１で検索する。そして、対象とするリンクIDおよびサブリンクIDの組合せが衝突確率記憶部（衝突確率テーブル）１１１に存在する場合は、その組合せに係る最大衝突確率１２０２を取得する。

図１６は表示装置１１２に記憶された表示設定テーブルのデータ構造を示す図である。この図に示すように表示設定テーブルには、衝突確率Pと表示色との関係が１対１の関係で予め設定されている。この図の例では、衝突確率Pが０．３（設定値）を超える領域について、当該設定値０．３との偏差の大きさに応じて表示色が設定されており、表示色に基づいて衝突確率Pの大きさが判別可能になっている。なお、図１６中の「表示設定」（表示色）に係るセルには有彩色の名称（赤、黄、緑）が入力されているが、ここではグレースケールで表示するものとし、赤、黄、緑の順で黒が薄くなっている。表示設定テーブルの衝突確率１６０１は１段階より多く分けることが好ましく、表示設定は色以外にもマークや特定の色の濃淡等で分けても良い。また、ここでは衝突確率Pが０．３を超える領域について色等を付して表示するものとしたが、これに代えて衝突確率Pが０．３以上の領域について色等を付して表示しても良い。さらに、ここでは設定値を０．３としたが、その他の値を設定値としても良いことは言うまでも無い。

ステップ１５０６では、ステップ１５０５で取得した衝突確率（最大衝突確率１２０２）の大きさに対応する色を図１６の表示設定テーブルを参照して決定する。これにより衝突確率Pが設定値（０．３）を超えるリンクID及びサブリンクIDの組合せ（サブリンク）が特定される。ステップ１５０７では、ステップ１５０４で選択したリンクID及びサブリンクIDの組合せに対応する場所（サブリンク）を、ステップ１５０６で決定した表示設定に従って画面に表示する。

ステップ１５０８では、ステップ１５０３で取得した全ての表示対象のリンクIDおよびサブリンクIDの組合せが選択されたか否か（すなわち、表示されたか否か）を判断する。ここで残りが有る場合はステップ１５０４へ戻り、ステップ１５０４からステップ１５０８の処理を繰り返す。一方、全ての表示対象のリンクIDおよびサブリンクIDの組合せが選択されている場合には、ステップ１５０９へ移行する。ステップ１５０９では、表示画面において、地図上自車位置に対応する場所に自車位置を表示し、表示装置１１２の処理を終了する。

図１７は他車両と衝突可能性が高い位置を表示装置１１２に表示した第２の例を示す図である。この図に示した例では、特定の他車両との衝突確率を表示している。図１７の画面内には、自車の現在位置１７０１と、他車の現在位置１７０２と、リンク１７０３と、衝突可能性の高さごとに色分けされたサブリンク１７０４が表示されている。

図１８は図１７に示した画面を表示するために表示装置１１２が実行する処理フローを示す図である。この図に示すように、表示装置１１２は、まず、衝突位置推定部１１０からの衝突確率テーブル設定完了のメッセージの受信を待ち（ステップ１８０１）、衝突位置推定部１１０から衝突確率テーブル設定完了のメッセージが送信されているかを判断する（ステップ１８０２）。メッセージが送信されていない場合には、ステップ１８０１に戻り、メッセージが送信されてくるまで待機する。メッセージが送信されている場合には、ステップ１８０３へ移行する。

ステップ１８０３では、画面の表示範囲に含まれるリンクIDおよびサブリンクIDの組合せを地図データベース１０４から全て取得する。ステップ１８０４では、画面上に衝突確率を表示する他車両をそのIDに基づいて選択する。ここでの他車両の選択は、自車両内に設置された入力装置を介したドライバーの入力操作に基づいて行っても良いし、管制局からの入力に基づいて行っても良いし、予め設定（例えば、自車両に最も近い他車両を選択する）しておいても良い。ステップ１８０５では、ステップ１８０３で取得したリンクIDおよびサブリンクIDの組合せを取得順に選択する。ステップ１８０６では、ステップ１８０５で選択したリンクIDおよびサブリンクIDの組合せを衝突確率記憶部（衝突確率テーブル）１１１で検索する。そして、対象とするリンクIDおよびサブリンクIDの組合せが衝突確率記憶部（衝突確率テーブル）１１１に存在する場合は、その組合せに係る最大衝突確率１２０２を取得する。

ステップ１８０７では、ステップ１８０６で取得した衝突確率（最大衝突確率１２０２）の大きさに対応する色を図１６の表示設定テーブルを参照して決定する。ステップ１８０８では、ステップ１８０５で選択したリンクID及びサブリンクIDの組合せに対応する場所（サブリンク）を、ステップ１８０７で決定した表示設定に従って画面に表示する。

ステップ１８０９では、ステップ１８０３で取得した全ての表示対象のリンクIDおよびサブリンクIDの組合せが選択されたか否か（すなわち、表示されたか否か）を判断する。ここで残りが有る場合には、ステップ１８０５へ戻り、ステップ１８０５からステップ１８０９の処理を繰り返す。一方、全ての表示対象のリンクIDおよびサブリンクIDの組合せが選択されている場合には、ステップ１８１０へ移行する。ステップ１８１０では、表示画面において、地図上自車位置に対応する場所に自車位置および他車両位置を表示し、表示装置１１２の処理を終了する。なお、他車両の位置は、ステップ１８０４で選択した他車両のIDに対応する位置を衝突確率記憶部（衝突確率テーブル）１１１における他車両の位置より取得すればよい。

図１９は他車両と衝突可能性が高い位置を表示装置１１２に表示した第３の例を示す図である。この図に示した例では、特定の他車両との衝突確率が最も高い場所をピンポイントで表示し、さらに、その場所に特定の他車両がどの方向から近づくか（進入方向）を表示している。図１９の画面内には、自車位置１９０１と、他車位置１９０２と、当該他車両との衝突確率が最大となる位置に付される衝突マーク１９０３と、衝突マーク１９０３が付される位置への他車両の進入方向を示すマーク１９０４が表示されている。

図２０は図１９に示した画面を表示するために表示装置１１２が実行する処理フローを示す図である。この図に示すように、表示装置１１２は、まず、衝突位置推定部１１０からの衝突確率テーブル設定完了のメッセージの受信を待ち（ステップ２００１）、衝突位置推定部１１０から衝突確率テーブル設定完了のメッセージが送信されているかを判断する（ステップ２００２）。メッセージが送信されていない場合には、ステップ２００１に戻り、メッセージが送信されてくるまで待機する。一方、メッセージが送信されている場合には、ステップ２００３へ移行する。

ステップ２００３では、画面の表示範囲に含まれるリンクIDおよびサブリンクIDの組合せを地図データベース１０４から全て取得する。ステップ２００４では、ステップ１８０４と同様に、画面上に衝突確率を表示する他車両をそのIDに基づいて選択する。ステップ２００５では、ステップ２００３で取得したリンクIDおよびサブリンクIDの組合せの中からステップ２００４で選択した他車両と最も衝突する確率の高いものを衝突確率記憶部（衝突確率テーブル）１１１から取得する。ステップ２００６では、ステップ２００５で選択したリンクIDおよびサブリンクIDの組合せに係るサブリンクに衝突マーク１９０３を表示する。これにより衝突マーク１９０３を表示したサブリンクが他のサブリンクと判別可能になる。他車両と最も衝突する確率の高い位置の表示は、衝突マーク１９０３以外にも、色を付けたり、色の濃淡等で表わしても良い。

ステップ２００７では、ステップ２００４で選択した他車両の位置からステップ２００５で取得した位置までの経路を探索する。ここにおける経路の探索は、例えばダイクストラ法等の公知の方法により計算できる。ステップ２００８では、ステップ２００７で計算した経路から、衝突確率が最大となる位置における他車両の進入方向を計算する。ここにおける他車両の進入方向は、例えば次のように計算できる。

まず、衝突確率が最大となる位置の座標oから所定距離離れたサブリンクの始点又は終点の座標tを地図データベース１０４から取得する。また、衝突確率が最大となる位置が含まれるリンクの始点座標sと終点座標eを地図データベース１０４から取得する。これらの座標から、他車両の進入方向Θを下記式により求めることができる。

図２１は表示装置１１２に記憶された他の表示設定テーブルのデータ構造を示す図である。この図に示したテーブルには、自車両の走行経路に対する他車両の進入方向Θと、各進入方向Θに係る表示マーク（表示画像）との関係が、１対１の関係で予め設定されている。この図において、表示設定１は自車両の前方から他車両が直進してくる場合を示し、表示設定２は自車両の前方の交差点を他車両が右折してくる場合を示し、表示設定３は自車両の前方の交差点を他車両が左折してくる場合を示し、表示設定４は自車両の後方から他車両が直進してくる場合を示す。

ステップ２００９では、ステップ２００８で求めた他車両の進入方向Θに対応する表示マークを図２１の表示設定テーブルに基づいて決定し、当該表示マークを表示装置１１２の画面上に表示する。その際の画面上での表示マーク１９０４の表示位置は特に限定しない。ステップ２０１０では、表示画面において、地図上自車位置に対応する場所に自車位置を表示するとともに、他車両位置を表示し、表示装置１１２の処理を終了する。

上記のように構成した本実施の形態に係る運行管理システムによれば、走行経路上における各車両の遷移確率に基づいて、その時刻における他車両との衝突可能性の高低が判断されるので、衝突の可能性が相対的に低い場所（相対的に衝突確率の低い場所）で車両運行が阻害されることが抑制され、車両の運行効率を向上できる。また、車両の走行経路を分割して得られる各領域（上記の例ではサブリンク）について衝突確率を算出しているので、ドライバーが走行経路上のどの辺りで衝突確率が高いのかを容易に予測することができる。さらに、各領域についての衝突確率の大小も表示されるので、その中で特に注意すべき領域を容易に特定できる。

次に本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、位置遷移確率の計算および衝突位置の推定を車両では無く、管制局に設置したコンピュータ（以下、単に「管制局」と称することがある）において行うものである。

図２２は本発明の第２の実施の形態に係る運行管理システムの概略構成図である。なお、先の実施の形態と同じ部分には同じ符号を付して説明を適宜省略することがある。この図に示す車両に設置された運行管理装置には、ＧＰＳ受信機１０１と、慣性センサ１０２と、速度センサ１０３と、位置推定部１０５と、表示装置１１２と、車両制御部１１３と、通信部１０９Ａと、車両用地図データベース１０４Ａと、位置記憶部２２０７が備えられている。また、管制局に設置したコンピュータには、位置遷移確率計算部１０７と、衝突位置推定部１０８と、通信部１０９Ｂと、管理局用地図データベース１０４Ｂと、走行状態記憶部１０６と、遷移確率記憶部１１０と、ルートデータベース２２１１が備えられている。なお、図中に１台の車両のみを示したが、同様の構成を備えた複数の車両が当該システムに含まれているものとする。

位置記憶部２２０７は、位置推定部１０５が算出する情報を記憶する部分であり、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性の記憶装置を利用することが好ましい。また、ルートデータベース（ルート記憶手段）２２１１は、管理対象である各車両の走行経路を記憶する部分である。

車両用地図データベース１０４Ａと管制局用地図データベース１０４Ｂは、第１の実施の形態における地図データベース１０４に相当する。なお、管制局用地図データベース１０４Ｂに管理対象となる全車両の走行経路に係る地図データを記憶し、各車両の地図データベース１０４Ａには自車両の走行経路に係る地図データのみを記憶する構成としても良い。通信部１０９Ａは各車両が管制局と各種データの授受を行うためのものであり、通信部１０９Ｂは管制局が各車両と各種データの授受を行うためのものである。

図２３は第２の実施の形態に係る位置推定部１０５が実行する処理フローを示す図である。この図に示すように、位置推定部１０５は、周期的に起動し（ステップ２３０１）、慣性センサ１０２および速度センサ１０３から得られた情報から、車両の進行方位θ、走行路勾配φ、速度ｖ、加速度α、角速度ωを計算し、各車両の走行状態を位置記憶部２２０７に保存する（ステップ２３０２）。各車両の走行状態の計算の方法は第１の実施の形態と同様である。

ステップ２３０３では、GPS位置情報がGPS受信機１０１から出力されているかを判断する。ここで、GPS受信機１０１の出力周期の場合には、ステップ２３０４へ移行する。一方、GPS受信機１０１の出力周期でない場合には、ステップ２３０５へ移行する。ステップ２３０４では、GPS位置情報が取得できるので、GPS位置情報をある位置を原点としたローカル座標系に変換し、自車位置として設定し、ステップ２３０６へ移行する。一方、ステップ２３０５では、GPS位置情報が出力されていないため、ローカル座標系におけるデッドレコニングによる位置推定結果を自車位置として設定し、ステップ２３０６へ移行する。デッドレコニングによる位置推定は第１の実施の形態と同様なので説明は省略する。

ステップ２３０６では、自車位置周辺の地図データを車両用地図データベース１０４Ａから取得する。図２４は車両用地図データベース２２０４のデータ構造を示す図である。この図において、リンクID２４０１からサブリンク終点半径２４１２までは、第１の実施の形態における地図データベース１０４の構造３０１から３１２と同じである。ルートフラグ２４１３は、第１の実施の形態における図７のルートフラグ７１６と同じである。自車位置周辺の地図データは、自車位置から始点もしくは終点がある範囲内に存在するリンクID２４０１に紐付くデータを全て取得する。自車位置周辺の地図データを取得できればステップ２３０７に移行する。

ステップ２３０７では、自車両が走行する予定のルートを管制局と通信することで取得する。自車両の走行する予定のルートは車両用地図データベース１０４Ａに含まれるルートフラグの項目で規定される。ルートフラグの設定は第１の実施の形態と同じである。もし、ルートが設定されていない場合は、管制局へルートを問合わせ、ルートであるリンクID列の送付を受け、送付された各リンクIDに含まれる全サブリンクに対してルートフラグを“ルート上”、それ以外を“ルート外”として車両用地図データベース１０４Ａへ設定する。ルートが既に設定されている場合は、通信部１０９Ａから管制局に対して自車両が走行する予定のルートの変更の有無を確認する。ルートの変更が有る場合には、変更後の全リンクID列を取得し、送付された各リンクIDに含まれる全サブリンクに対してルートフラグを“ルート上”に、それ以外を“ルート外”として車両用地図データベース１０４Ａへ設定する。

ステップ２３０８では、位置記憶部２２０７に１ステップ前の地図上自車位置が存在し、前回の地図上位置の計算した位置から走行距離が規定の値以下であるかを判断する。走行距離が規定の値以下である場合にはステップ２３０９へ移行する。走行距離が規定の値より大きい場合にはステップ２３１０へ移行する。

ステップ２３０９では、１ステップ前の地図上自車位置から速度分だけリンク上を進行した位置を地図上位置として設定し、ステップ２３１１へ移行する。ステップ２３１０では、自車位置から地図上自車位置を算出、設定し、ステップ２３１１へ移行する。ステップ２３０９およびステップ２３１０の地図上自車位置の算出方法を以下に示す。

地図上自車位置は、ステップ２３０６で取得した自車位置周辺のトポロジカル地図に含まれるリンクID２４０１、サブリンクID２４０５、リンク始点２４０２からの距離の３つの変数（linkID，slinkID，leng）で一意に表わされる。入力はステップ２３０４もしくはステップ２３０５で設定されたローカル座標系の自車位置である。

ステップ２３０９の場合、位置記憶部２２０７に１ステップ前の地図上自車位置（linkID(t-1)，slinkID(t-1)，leng(t-1)）が存在するので、ステップ２３０２で計算した速度ｖ（ｔ）から図４の処理フローに従って地図上位置を計算する。

ステップ４０１では、１ステップ前の地図上自車位置（linkID(t-1)，slinkID(t-1)，leng(t-1)）を位置記憶部２２０７より取得し、今回の地図上自車位置（linkID(t)，slinkID(t)，leng(t)）として設定する。ステップ４０２では、ステップ２３０２で取得した速度ｖ（ｔ）に位置推定部１０５の起動する周期を乗じて車両の進行距離を計算、設定する。ステップ４０３ではlinkID(t)に対応するリンク終点の座標２４０３を地図データから検索し、今回の地図上自車位置（linkID(t)，slinkID(t)，leng(t)）からリンク終点２４０３までの距離を計算する。計算したリンク終点２４０３までの距離と、進行距離とを比較し、進行距離が小さい場合はステップ４０４へ移行し、進行距離が大きい場合はステップ４０５へ移行する。ステップ４０４では、linkID(t)の終点から接続するリンクID２４０５を検索し、linkID(t)を変更する。また、進行距離からステップ４０３で計算したリンク終点までの距離引いた値を新しい進行距離として更新し、ステップ４０３へ戻る。ステップ４０５では、slinkID（ｔ）に対応するサブリンクID２４０７をステップ２３０６で取得した地図データから検索し、そのサブリンク終点２４１１までの長さを計算する。計算したサブリンク終点２４１１までの長さと進行距離を比較し、進行距離よりも大きい場合はステップ４０６へ移行し、小さい場合はステップ４０７へ移行する。ステップ４０６では、slinkID(t)の次のサブリンクID２４０７にslinkID(t)を変更する。また、進行距離からステップ４０５で計算したサブリンク終点までの距離引いた値を新しい進行距離として更新し、ステップ４０５へ戻る。ステップ４０７では、進行距離をサブリンク始点からの距離legn(t)に設定し、ステップ２３１１へ移行する。

一方、ステップ２３１０の場合、ステップ２３０４もしくはステップ２３０５で設定された自車位置から図５の処理フローに従って地図上自車位置を計算する。

ステップ５０１では、ステップ２３０６で取得した自車位置周辺の地図データからリンクID２４０１およびサブリンクID２４０７を先頭から順番に選択する。ステップ５０２では、「選択したサブリンクID２４０７から自車位置よりも後方かつ進行方位の延長線上にサブリンクの始点が存在するという事象u」が起こる確率P(u)を計算する。確率P(u)の計算方法は第１の実施形態と同様である。ステップ５０３では、「選択したサブリンクID２４０７から自車位置よりも前方かつ進行方位の延長線上にサブリンクの始点が存在するという事象v」が起こる確率P(v)を計算する。確率P(v)の計算方法は第１の実施形態と同様である。ステップ５０４では、自車位置が選択したサブリンク上に存在する確率P(u，v)を計算する。P(u，v)の計算は第１の実施形態と同様である。ステップ５０５では、1ステップ前の地図上自車位置が存在するかどうかを判断し、存在しない場合にはステップ５０６へ移行し、存在する場合にはステップ５０７へ移行する。ステップ５０６では、ステップ５０１で選択したサブリンクに地図上自車位置が存在する確率である、サブリンク候補確率P(L)にP(u，v)を設定し、ステップ５０９へ移行する。ステップ５０７では、位置記憶部２２０７から１ステップ前の地図上自車位置を取得後、対応する遷移確率を管制局より取得する。管制局より得られた遷移確率は位置記憶部２２０７に一次保存される。保存されるデータ構造は図７と同じデータ構造を持つ。１ステップ前の地図上自車位置（linkID(t-1)，slinkID(t-1)，leng(t-1)）を取得し、linkID(t-1)、slinkID(t-1)の組み合わせに対応する遷移元リンクID７０１、遷移元サブリンクID７０２を検索し、遷移元サブリンクID７０２に連なる遷移先リンクID７０４および遷移先サブリンクID７０５からステップ５０１で選択したリンクID２４０１、サブリンクID２４０７の組み合わせに対応する箇所を検索し、その遷移確率７０６および観測される走行状態の分散値および平均値（７０７〜７１４）を取得し、ステップ２３０２で計算された走行状態である事象oと事象sが同時に起こる観測時遷移確率P(s、o)を計算する。観測時遷移確率P(s、o)の計算は第１の実施形態と同様である。ステップ５０８では、ステップ５０１で選択したサブリンクに地図上自車位置が存在する確率（サブリンク候補確率）P(L)を計算する。P(L)は、第１の実施形態と同様にして求めることができる。ステップ５０９では、サブリンク候補テーブルの尤度にP(L)を設定する。サブリンク候補テーブルは図８に示すような構造であり、ステップ５０１で選択されたサブリンクの存在するリンクID８０１と、サブリンクID８０２と、各サブリンクIDに対応する尤度８０３が記憶される。ステップ５１０では、ステップ２０６で取得した自車位置周辺のトポロジカル地図に含まれるサブリンクID３０５の全てが選択されたかを判断し、選択していないサブリンクが存在している場合には、ステップ５０１へ戻り、ステップ５０１からステップ５１０の処理を繰り返す。全てのサブリンクを選択し終えている場合には、ステップ５１１へ移行する。ステップ５１１では、サブリンク候補テーブルから最も尤度の高いサブリンクIDを選び出し、地図上自車位置を位置記憶部２２０７に設定する。

ステップ２３１１では、位置記憶部２２０７に保存されている地図上自車位置および自車状態を通信部１０９Ａから管制局へ送信する。ステップ２３１２では、地図上自車位置の設定が完了したメッセージを表示装置１１２へ送信して位置推定部１０５の処理を終了する。表示装置１１２は地図上自車位置の設定が完了したメッセージを受け取り、車両制御や表示画面への情報表示を実行する。

次に管制局のおける衝突位置推定の方法について述べる。管制局では、管理する複数台の車両の位置が通信部１０９Ｂを介して不定期に得られる。ステップ２３０２で各車両の位置推定部１０５で計算された進行方位、速度、加速度、角速度などの車両状態は、通信部１０９Ｂで受信された後、走行状態記憶部１０６に保存される。走行状態記憶部１０６における走行状態テーブルは、基本的に図１０のデータ構造を持つが、本実施の形態ではさらに、どの車両に係る走行状態情報であるかを判別可能にするために各データには車両IDが付されている点に特徴がある。

位置遷移確率計算部１０７は、所定の周期で起動し、ルートDB２２１１、管制局用地図データベース１０４Ｂ、走行状態記憶部１０６および遷移確率記憶部１１０のデータに基づいて遷移確率を計算し、当該遷移確率を遷移確率記憶部１１０へ記憶すると共に衝突位置推定部１０８へ遷移確率計算完了のメッセージを送る。

図２５は位置遷移確率計算部１０７で実行される処理フローを示す図である。この図に示すように位置遷移確率計算部１０７は、一定周期で起動し（ステップ２５０１）、管制局で管理する車両のIDを小さい順に一つ選ぶ（ステップ２５０２）。

ステップ２５０３では、ステップ２５０２で選択した車両IDの1ステップ前の地図上自車位置が走行状態記憶部１０６に存在するかを判断する。地図上自車位置が存在しない場合には、ステップ２５０２へ戻り、他の車両IDの選択をする。地図上自車位置が存在する場合には、ステップ２５０４へ移行する。

ステップ２５０４では、ステップ２５０２で選択した車両IDに対応する速度、加速度、進行方位、角速度および地図上自車位置であって時系列順に記憶されているものを走行状態記憶部１０６から全て取得する。ステップ２５０５では、ステップ２５０４で得られた地図上自車位置を時系列順に第１の実施の形態と同じ組み合わせで選択する。

次に、ステップ２５０６では、１対のサブリンクの遷移する組み合わせから、速度、加速度、進行方位、角速度の平均値、分散値を更新し、ステップ２５０７へ移行する。更新方法は第１の実施の形態と同様である。ステップ２５０７では、位置遷移確率を計算し、遷移確率記憶部１１０へ設定する。位置遷移確率は第１の実施の形態と同様の方法で計算される。

次に、ステップ２５０８では、走行状態記憶部１０６に保存されている全ての時系列を選択済みであるかを判断する。全ての時系列を選択済みである場合には、ステップ２５０９に移行する。まだ選択していない時系列が残っている場合には、ステップ２５０５に戻り、ステップ２５０５からステップ２５０８の処理を繰り返す。

ステップ２５０９では、走行状態記憶部１０６の走行状態テーブルに記憶されている情報を全て消去する。ステップ２５１０では、全ての車両IDが選択済みかどうかを判断する。全て選択済みの場合には、ステップ２５１１へ移行する。選択されていない車両IDが残っている場合には、ステップ２５０２へ戻り、上記の処理を繰り返す。ステップ２５１１では、遷移確率設定完了のメッセージを衝突位置推定部１０８に送信し、位置遷移確率計算部１０７の処理を終了する。

衝突位置推定部１０８は、位置遷移確率計算部１０７からの遷移確率計算完了メッセージをトリガに起動し、管理対象となっている複数の車両のうち２つが衝突する確率をサブリンク毎に計算する。ここでは、説明を簡略化するため、図２２に構成を示した車両が他車両と衝突する確率を計算するものとする。衝突位置推定部１０８の処理方法は第１の実施の形態と同様である。衝突確率の算出が完了したら、衝突位置推定部１０８は、車両の表示装置１１２に対して通信部１０９Ｂを介して衝突確率テーブル設定完了のメッセージを送信して処理を終了する。表示装置１１２における表示処理については第１の実施の形態と同じなので説明は省略する。

以上のように構成した運行管理システムによっても、第１の実施の形態と同様に各車両の遷移確率に基づいて衝突確率が算出されるので、各車両の運行効率を向上することができる。特に、本実施の形態では、システムに係る構成を車両と管制局に分散できるので、第１の実施の形態と比較して各車両の構成を簡略化することができる。

なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に各車両の表示装置１１２に衝突確率を表示することとしたが、当該車両が無人走行している場合等には管制局側に表示装置１１２を設置し、当該表示装置１１２に衝突確率を表示するように構成しても良い。また、衝突確率が所定の値を超える無人車両の車両制御装置１１３に対して、管制局から制御信号を出力し、当該信号に基づいて当該無人車両の速度を変化することで衝突確率を低減する処理を実行しても良い。

ところで、上記の各実施の形態では、線状に表した走行経路を線分に分割し、各線分に係る遷移確率を算出したが、走行経路を他の方法で複数に分割したものに係る遷移確率を算出して衝突確率を算出しても良い。この種の方法としては、走行経路を面状に定義し、その面状の走行経路を複数の領域に分割して得られる各領域について遷移確率を算出するものがある。また、上記の各実施の形態では、遷移先リンクID７０４および遷移先サブリンクID７０５の組合せに係る遷移確率に基づいて衝突確率を算出したが、各サブリンクに固有のIDを付することができれば遷移先サブリンクIDに係る遷移確率から衝突確率を算出しても良い。

また、上記の各実施の形態では、移動体としてダンプトラックを例に挙げて説明した。ダンプトラックは、一般的な乗用車と比較して同じ走行経路を同じような走行状態で複数回往復することが多く、遷移確率に基づく衝突予測をする観点からは非常に好ましいことが指摘できる。しかし、上記発明は、ダンプトラックに限られず、その他の建設機械を含む種々の移動体にも適用可能である。

また、本発明は、上記の各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば、本発明は、上記の各実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、ある実施の形態に係る構成の一部を、他の実施の形態に係る構成に追加又は置換することが可能である。

１０１ GPS受信機
１０２ 慣性センサ
１０３ 速度センサ
１０４ 地図データベース
１０５ 位置推定部
１０６ 走行状態記憶部
１０７ 位置遷移確率計算部
１０８ 遷移確率記憶部
１０９ 通信部
１１０ 衝突位置推定部
１１１ 衝突確率記憶部
１１２ 表示装置
１１３ 走行制御部
２２０７ 位置記憶部
２２１１ ルートデータベース

Claims (10)

1. 所定の経路を走行する複数の移動体の運行管理システムにおいて、
   演算処理装置と、
   前記複数の移動体の走行経路をそれぞれ複数の領域に分割して表した地図情報が記憶された記憶部とを備え、
   前記演算処理装置は、
   前記複数の移動体の位置情報と前記記憶部の地図情報に基づいて前記複数の移動体の地図上位置を推定する位置推定処理と、
   前記複数の移動体の現在及び過去の地図上位置情報及び走行状態情報に基づいて、前記複数の移動体の走行経路に係る前記複数の領域のそれぞれについて前記各移動体が存在する確率を算出する第１確率計算処理と、
   当該算出された確率に基づいて、前記複数の移動体に含まれる２つの移動体が当該２つの移動体の走行経路に係る前記複数の領域のいずれかに同時に存在する確率を算出する第２確率計算処理とを実行し、
   前記位置推定処理と前記第１確率計算処理を異なる起動周期で実行することを特徴とする移動体の運行管理システム。
2. 請求項１に記載の移動体の運行管理システムにおいて、
   第２確率計算処理は、前記複数の領域において、前記２つの移動体が同時に存在する確率が設定値を超える領域を特定することを特徴とする移動体の運行管理システム。
3. 請求項２に記載の移動体の運行管理システムにおいて、
   前記複数の移動体の走行経路が表示される表示部をさらに備え、
   前記表示部には、前記第２確率計算処理の演算結果が前記設定値を超える領域が他の領域と判別可能に表示されることを特徴とする移動体の運行管理システム。
4. 請求項３に記載の移動体の運行管理システムにおいて、
   前記表示部には、前記第２確率計算処理の演算結果が前記設定値を超える領域が当該設定値との偏差の大きさに応じて判別可能に表示されることを特徴とする移動体の運行管理システム。
5. 請求項３又は４に記載の移動体の運行管理システムにおいて、
   前記表示部には、前記第２確率計算処理の演算結果が最大になる領域が他の領域と判別可能に表示されることを特徴とする移動体の運行管理システム。
6. 請求項３から５のいずれかに記載の移動体の運行管理システムにおいて、
   前記表示部には、前記２つの移動体の現在の地図上位置が表示されることを特徴とする移動体の運行管理システム。
7. 請求項３から６のいずれかに記載の移動体の運行管理システムにおいて、
   前記表示部には、前記２つの移動体のうちの一方の移動体に係る走行経路に対する前記２つの移動体のうち他方の移動体の進入方向が表示されることを特徴とする移動体の運行管理システム。
8. 請求項１および請求項２から７のいずれかに記載の移動体の運行管理システムにおいて、
   前記記憶部における前記複数の移動体の走行経路は線状に規定されており、
   前記複数の領域は、当該線状の走行経路を分割して得られる複数の線分であることを特徴とする移動体の運行管理システム。
9. 請求項１および請求項２から７のいずれかに記載の移動体の運行管理システムにおいて、
   前記走行状態情報には、前記複数の移動体の速度、加速度、角速度が含まれることを特徴とする移動体の運行管理システム。
10. 所定の経路を走行する移動体の運行管理装置において、
    演算処理装置と、
    前記移動体の走行経路を複数の領域に分割して表した地図情報が記憶された記憶部と、
    各種データの授受を行うための通信部とを備え、
    前記演算処理装置は、
    前記複数の移動体の位置情報と前記記憶部の地図情報に基づいて前記複数の移動体の地図上位置を推定する位置推定処理と、
    前記移動体の現在及び過去の地図上位置情報及び走行状態情報に基づいて、前記複数の領域のそれぞれについて前記移動体が将来存在する確率を算出する第１確率計算処理と、
    前記第１確率計算処理で算出された確率、及び前記通信部に入力された前記複数の領域について他の移動体が将来存在する確率に基づいて、前記移動体及び前記他の移動体が前記複数の領域のいずれかに同時に存在する確率を算出する第２確率計算処理とを実行し、
    前記位置推定処理と前記第１確率計算処理を異なる起動周期で実行し、
    前記第２確率計算処理の演算結果が設定値を超える領域が他の領域と判別可能に表示される表示部をさらに備えることを特徴とする移動体の運行管理装置。

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