JP6609540B2 - 道路特定装置及び車両制御システム - Google Patents

Description

本発明は、道路特定装置および車両制御システムに係り、例えば、地図データ上における自車の走行している道路を特定し、該道路の情報を用いて、車両に備えられた各種の走行制御機能により車両に搭載された各機器を動作させ、車両の運転操作の一部または全部を自動で行うための道路特定装置および車両制御システムに関する。

近年では、車両の運転操作の一部または全部を自動的に実施して当該車両を自動的に運転する走行制御システムが開発されている。その一例として、例えば、乗員の運転負荷を低減するため、車両の外部環境を認識しながら前方を走行する先行車との車間距離を一定に保つ車間維持走行制御や自車の走行レーンを逸脱しないように走行制御する走行レーン維持制御などといった、乗員の運転操作の一部を自動化して運転を支援する運転支援制御システムが知られている。また、その発展形として、乗員が操作することなくシステムが運転操作の全部を行い、当該車両を自動的に運転する自動運転システムも検討されている。

一方、運転を支援するための情報提供装置として、ナビゲーションユニットがある。ナビゲーションユニットは、乗員に対して走行に関する案内情報の提示を行うものである。ナビゲーションユニットでは、目的地へ到達するための道路に関する情報を提供する。

先行技術として、精度が異なる複数のナビゲーション用地図を備えるものとして以下の特許文献がある。この方式では二つの縮尺の違うレーヤを使用するが、経路を重ねて表示することを主な特徴としている。

特開平10-122887号公報

前述した近時の自動運転システムでは、車載された制御装置でいかに走行すべきかを判断する必要があるため、ナビゲーションユニットにより乗員に提示する内容（情報）とは異なり、より詳細な情報（たとえば走行レーン単位の情報などの精度・密度の高い情報）を地図情報として持っていなければならず、ナビゲーションとして利用する地図情報（ナビゲーション用地図）とは異なった自動運転用地図（走行制御用地図）が必要になる。

しかし、全ての道路に対し自動運転用地図にするにはコスト等の問題から困難を極め、全道路が整備されるまでは、前述したナビゲーション用地図と自動運転用地図を併用して利用する必要がある。

前述のように、全ての道路で自動運転用地図が整備されていない場合に、自動運転用地図が整備されている道路上ではなくその最寄りの道路を走行している時には、誤って自動運転用地図上の道路を走行していると判断してしまう恐れがある。その場合、誤判断で自動運転機能が働く条件を満たす恐れがあり、結果として実際に走行している道路と違った情報により車両が制御される恐れがある。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、たとえば車両の運転操作の一部または全部を自動で行う自動運転システムにおいて、全道路で自動運転用地図が整備されていなくても適正な自車位置推定を行い、正しく自動運転の走行制御を行うことのできる道路特定装置及び車両制御システムを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の道路特定装置では、道路のデータを有する第１の地図データと、道路のデータであって前記第１の地図データと内容が一部重複するデータを有する第２の地図データと、外部測位システムにより測位された自車の位置情報とに基づいて、前記自車の走行している道路を特定することを特徴とする。

本発明によれば、例えば自動運転用地図データなどの第１の地図データには登録されていない道路を走行しても、正しい走行中の道路を特定でき、正しい現在の位置と道路情報を利用することができ、自動運転装置による正確な自動運転を行うことができる。

本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明に係る車両制御システムの実施形態１の全体構成を示すブロック図。 ナビゲーションユニットおよび自動運転用地図ユニットの内部構成を示すブロック図。 自動運転用地図ユニットの一連の処理を説明するフロー図。 自動運転用地図ユニットの一連の処理を概略的に説明する概略説明図。 自動運転用地図ユニットの一連の処理の効果を概略的に説明する概略説明図。 ナビゲーション用地図データに基づいて自動運転用地図データにノードY'とリンクS'を設ける具体例を説明する図。 自動運転用地図データとナビゲーション用地図データが有するデータの具体例を示す図。 マップマッチングに用いる指標値の算出方法の一例を示す図。

次に、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において用いられる「走行」という用語には、車両が所定の速度で移動している状態だけに限られず、信号待ちや渋滞などで停止している状態も含まれる。

図１は、本発明に係る車両制御システムの実施形態１の全体構成を示すブロック図、図２は、ナビゲーションユニットおよび自動運転用地図ユニットの内部構成を示すブロック図である。

図１に示されるように、本実施形態の車載処理システム１は、車両１００に搭載されるナビゲーションユニット１０と、自動運転用地図ユニット２０と、自動運転用制御ＥＣＵ３０ａや外界認識用ＥＣＵ３０ｂなどの複数のＥＣＵからなるＥＣＵ群３０と、を備える。ナビゲーションユニット１０と自動運転用地図ユニット２０は、中継ユニット４０を間に介在してＥＣＵ群３０と接続されている。ＥＣＵ群３０は、ナビゲーションユニット１０や自動運転用地図ユニット２０から入力される地図情報に基づいて車両１００の走行制御を行う（走行制御装置）。

図２は、図１に示される自動運転用地図ユニットとナビゲーションユニットの内部構成を示すブロック図である。

ナビゲーションユニット１０は、ナビゲーション用地図データを外部へ出力するナビゲーション地図データ送信部１０１と、ナビゲーション用地図データ格納部１０２ａを持つデータ記録部１０２とを持つ。ナビゲーション用地図データ格納部１０２ａには、ナビゲーション用地図データ（第２の地図データ）が格納されている。ナビゲーションユニット１０は、自車位置推定部１０３を有していてもよい。

自動運転用地図ユニット２０は、自車位置を推定する自車位置推定部２０１と、推定した自車位置と自動運転用地図データから自車の走行している道路を特定する自車走行道路特定部（道路特定装置）２０２と、自動運転用地図ユニット２０の外部へ送信する地図情報を作成する出力地図情報生成部２０３と、自動運転用地図データ（第１の地図データ）を記憶しておく自動運転用地図データ格納部２０４ａとナビゲーションユニット１０から取得した地図データを格納しておくナビゲーション用地図データ格納部２０４ｂを持つデータ記録部２０４を有する。

自車位置推定部２０１には、図示しないGPSなどの衛星情報受信装置やジャイロや加速度センサなどのセンサ類が接続されている。これらの衛星情報受信装置やジャイロなどのセンサ類は外部測位システムを構成しており、自車を測位する。そして、自車位置推定部２０１は、外部測位システムにより測位された自車の位置情報を取得する。本実施例では、ＧＮＳＳ測量で算出されるＷＧＳ−８４座標系の座標値を、自車の位置情報として取得する。

また、自動運転用地図ユニット２０は、ユニット外部から地図データを受信する地図データ受信部２０５と、ユニット外部へ情報を送信するデータ送信部２０６を持ち、地図データ受信部２０５では、ナビゲーションユニット１０からナビゲーション用の地図データを受信することができる。データ送信部２０６では、自車位置推定部２０１や自車走行道路特定部２０２で求めた自車の位置情報と、その自車の位置情報に基づいて出力地図情報生成部２０３で生成した地図情報をユニット外部へ送信することができる。

図７は、自動運転用地図データとナビゲーション用地図データが有するデータの具体例を示す図である。自動運転用地図データとナビゲーション用地図データは、例えば図７に示すようなコンテンツと質の違いを有している。

自動運転用地図データは、制御機能対象部を主とするものであり、自車を自動運転するために必要な道路のデータを有している。一方、ナビゲーション用地図データは、誘導機能対象部（細道路を含む）を主とするものであり、乗員に経路案内を行うために必要な道路のデータを有している。自動運転用地図データとナビゲーション用地図データは、いずれも道路のデータを有しているが、それぞれの使用目的に応じた内容となっており、互いに内容が一部重複している部分もある。

次に、本実施例の自車走行道路特定部２０２での一連の処理フローの例を図３と図４を用いて説明する。図３は、自動運転用地図ユニットの一連の処理を説明するフロー図、図４は、自動運転用地図ユニットの一連の処理を概略的に説明する概略説明図である。

まず、ＧＰＳの情報から自車位置（ＧＰＳ位置）を取得する（Ｓ３０１）。ＧＰＳ位置は、外部測位システムにより測位された自車の位置情報であり、自車位置推定部２０１から取得する（自車位置情報取得部）。

次に、ＧＰＳ位置の近傍の道路のデータを自動運転用地図データから取得する（Ｓ３０２）。具体的には、ＧＰＳ位置を用いて自動運転用地図データから自車の近傍に存在する道路を抽出し、抽出した道路のデータを取得する処理が行われる（第１の道路データ取得手段）。

そして、自動運転用地図データ上での各道路との指標を算出する（Ｓ３０３）。指標とは、ＧＰＳ位置近傍にある地図上の複数の道路の位置方位とＧＰＳ位置方位との差を元に計算される値であり、道路選出の確からしさを表す指標となる。指標の算出方法の一例として候補となる複数の道路について各々の値を比較し、小さい方を指標として選出する。図４（Ａ）の場合、前述のＧＰＳ位置近傍において指標が最も小さい「道路Ａの位置Ｐａ」と「指標Ｉａ」を選出する（Ｓ３０４）。

指標は、その道路を自車が走行していることの確からしさを示すものであり、各道路の中から自車が位置している確率が最も高い（最も確からしい）道路を選出するマップマッチングの技術において用いられている。指標値は、例えば下記の式（１）により算出することができる。

式（１）の自車位置と道路線分との距離とは、例えば図８に示すように、垂線距離である。図８は、自動運転用地図データの道路Ａと自車位置Ｐとの距離がＬ１であり、ナビゲーション用地図データの道路Ｎと自車位置Ｐとの距離がＬ２であることを示している。そして、道路位置、方位が持つ誤差とは、地図データが固有で持っている誤差の標準偏差であり、推定位置、方位の誤差とは、自車位置を推定したときの標準偏差である。指標値は、単位のないχ（カイ）２乗分布と呼ばれる統計学検定法のための確率指標となり、指標値の小さい方が、その道路上に存在する確率が高いことを示す。

ここでは、自動運転用地図データがデータを有する道路を自車が走行していることの確からしさを示す第１の指標を算出する処理が行われる。具体的には、Ｓ３０２で抽出した全ての道路に対してそれぞれ自車が走行していることの確からしさを示す指標を算出する。そして、算出した指標の中から最も確からしい指標を第１の指標とし、第１の指標を有する第１の道路と、第１の道路の道路上の自車位置及び自車方位と、を選出する（第１の指標算出手段）。図４（Ａ）に示す例では、指標Ｉａを第１の指標とし、自動運転用地図データから指標Ｉａを有する道路Ａと、道路Ａの道路上の位置Ｐａ及び方位を選出する。

次に、「道路Ａの位置Ｐａ」近傍の道路情報をナビゲーションユニット１０のナビゲーション用地図から取得する（Ｓ３０５）。その結果、図４の（Ｂ）に示すように、ナビゲーション用地図データにあって、自動運転用地図データにない道路を選出する（Ｓ３０６）。Ｓ３０６で選出したナビゲーション用地図データでの各道路に対し、同様に指標を算出する（Ｓ３０７）。

ここでは、Ｓ３０４で選出された位置Ｐａの情報を用いてナビゲーション用地図データから自車の近傍に存在する道路を抽出し、抽出した道路のデータを取得する（第２の道路データ取得手段）。そして、抽出した全ての道路の中からナビゲーション用地図データのみがデータを有している道路、すなわち、自動運転用地図データにはデータがない道路を選出する（道路選出手段）。

このとき、図６（Ｂ）に示すナビゲーション用地図においてノードYで接続されている道路を生成する際に、図６（Ａ）に示す自動運転用地図データにおいて仮想的に設けたノードY’に接続する形でリンクS’を設ける。このようにすれば実際には接続されていない道路が近くにあった場合には間違ってその道路を掴むようなことをなくすことができる。

そして、図４の（Ｃ）に示すように、指標が最も小さい「道路Ｎの位置Ｐｎ」と「指標Ｉｎ」を選出する（Ｓ３０８）。ここでは、Ｓ３０６で選出した全ての道路に対してそれぞれ自車が走行していることの確からしさを示す指標を算出する。そして、その算出した指標の中から最も確からしい指標を第２の指標とし、第２の指標を有する第２の道路と、第２の道路の道路上の自車位置及び自車方位と、を選出する（第２の指標算出手段）。図４（Ｃ）に示す例では、指標Ｉｎを第２の指標とし、ナビゲーション用地図データから指標Ｉｎを有する道路Ｎと、道路Ｎの道路上の位置Ｐｎ及び自車方位を選出する。

次に、選出した「指標Ｉａ」と「指標Ｉｎ」を比較する（Ｓ３０９）。その結果、もし「指標Ｉｎ」の値の方が「指標Ｉａ」よりも小さければ、指標が小さい方が確からしいので、図４（Ｄ）のように、自車の走行位置を「道路の位置Ｐｎ」として出力する（Ｓ３１０）。もし、「指標Ｉａ」の値の方が「指標Ｉｎ」よりも小さければ、自車の走行位置を「道路の位置Ｐａ」として出力する（Ｓ３１１）。すなわち、「指標Ｉａ」と「指標Ｉｎ」とを比較して、「指標Ｉｎ」の方が「指標Ｉａ」よりも確からしい場合には、道路Ｎを自車が走行していると判定する（判定部）。

Ｓ３１０またはＳ３１１の出力は、自車位置地図情報として、自動運転用地図ユニット２０のデータ送信部２０６から自動運転用制御ＥＣＵ３０ａに送信される。自動運転用制御ＥＣＵ３０ａは、自車位置地図情報を用いて、自車がナビゲーション用地図データの道路Ｎを走行しており、道路Ｎの位置Ｐｎに位置していると判断して自動運転制御を行う。したがって、道路Ａの位置Ｐａに位置していると誤判断して、道路Ａの属性に沿った自動制御がなされるのを防ぐことができる。

図５に、本実施例の適用有無の状況を示す。
図５（Ａ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、自動運転用地図であり、図５（Ｂ）は、同じ場所を示すナビゲーション用地図である。図５（Ａ）、（Ｃ）には、高速道路５１のみが示され、図５（Ｂ）、（Ｄ）には、高速道路５１と一般道６１の両方が示されている。

もし、図５（Ａ）の自動運転用地図データしかない状態で、高速道路５１を降りた場合に、（Ｃ）のように分岐路５１ａを過ぎて自動運転用地図データの高速道路５１から外れた位置を走行することになる。したがって、従来は、先の指標情報から（Ｃ）の“×”印の位置５２に誤って自車位置を推定するおそれがある。

これに対し、本実施例によれば、（Ｂ）のようにナビゲーション用地図データを補填して併用するので、（Ｄ）のように自動運転用地図データにおいて道路が無い位置６２を走行したとしても、自動運転用地図データの道路外の位置６２に自車位置を正しく推定することができる。

また、前述の実施例は、自動運転用ユニット内の自車位置推定部２０１がナビゲーション用地図データを使って正しい道路を掴むようにしたが、ナビゲーションユニット１０内に自車位置推定部１０３がある場合は、この処理の結果を自動運転用地図ユニット２０の自車位置推定部２０１が使うようにする方法も考えられる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…車載処理システム、１０…ナビゲーションユニット、２０…自動運転用地図ユニット、３０…ＥＣＵ群、４０…中継ユニット、１０１…ナビゲーション地図データ送信部、１０２…データ記録部、１０２ａ…ナビゲーション用地図データ格納部、２０１…自車位置推定部、２０２…自車走行道路特定部、２０３…出力地図情報生成部、２０４…データ記録部、２０４ａ…自動運転用地図データ格納部、２０４ｂ…ナビゲーション用地図データ格納部、２０５…地図データ受信部、２０６…データ送信部

Claims (5)

1. 道路のデータを有する第１の地図データと、
   道路のデータであって前記第１の地図データと内容が一部重複するデータを有する第２の地図データと、
   外部測位システムにより測位された自車の位置情報とに基づいて、前記自車の走行している道路を特定し、
   前記自車の近傍に前記第２の地図データのみがデータを有する道路が存在する場合、該第２の地図データのみがデータを有する道路と、前記第１の地図データがデータを有する道路のいずれを自車が走行しているのかを判定することを特徴とする道路特定装置。
2. 前記第１の地図データがデータを有する道路を自車が走行していることの確からしさを示す第１の指標を算出し、
   前記第２の地図データのみがデータを有する道路を自車が走行していることの確からしさを示す第２の指標を算出し、
   前記第１の指標と前記第２の指標を比較して、前記第１の地図データがデータを有する道路と前記第２の地図データのみがデータを有する道路のうち、確からしさが高い方の道路を自車が走行していると判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の道路特定装置。
3. 外部測位システムにより測位された自車の位置情報を取得する自車位置情報取得部と、 該自車の位置情報を用いて前記第１の地図データから自車の近傍に存在する道路を抽出し、該抽出した道路のデータを取得する第１の道路データ取得手段と、
   該抽出した全ての道路に対してそれぞれ自車が走行していることの確からしさを示す指標を算出し、該算出した指標の中から最も確からしい指標を第１の指標とし、該第１の指標を有する第１の道路と、該第１の道路の道路上の自車位置と、を選出する第１の指標算出手段と、
   該選出された道路上の自車位置の情報を用いて前記第２の地図データから自車の近傍に存在する道路を抽出し、該抽出した道路のデータを取得する第２の道路データ取得手段と、
   該抽出した全ての道路の中から前記第２の地図データのみがデータを有しており前記第１の地図データにはデータがない道路を選出する道路選出手段と、
   該選出した全ての道路に対してそれぞれ自車が走行していることの確からしさを示す指標を算出し、該算出した指標の中から最も確からしい指標を第２の指標とし、該第２の指標を有する第２の道路と、該第２の道路の道路上の自車位置と、を選出する第２の指標算出手段と、
   前記第１の指標と前記第２の指標とを比較して、前記第２の指標の方が前記第１の指標よりも確からしい場合には、前記第２の道路を自車が走行していると判定する判定部と、 を有することを特徴とする請求項２に記載の道路特定装置。
4. 前記第１の地図データは、自動運転用地図データであり、
   前記第２の地図データは、ナビゲーション用地図データであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の道路特定装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の道路特定装置と、
   該道路特定装置によって特定された自車が走行している道路のデータに基づいて自車の走行制御を行う走行制御装置と、
   を有することを特徴とする車両制御システム。

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