JP6753527B2 - 地図データ補正方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、地図データ補正方法および装置に関する。

車両に搭載された無線装置として、自車両の現在位置を測位し、測位した自車両の現在位置に対応付けられる地図情報から、交差点に進行する自車両の進行方向と進行する車線とを特定し、特定した情報を車車間で通信するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−２５９０２１号公報

車線情報を含む地図データには、実際の車線の位置や方向に対する誤差が含まれる。そのため、特許文献１に記載の技術では、自車両の測位情報と地図データとに基づいて、自車両を地図データ上の車線に対して精度良く位置付けることができない。

本発明が解決しようとする課題は、自車両の位置を地図データ上の車線に対して精度良く位置付けることができる地図データ補正方法および装置を提供することにある。

本発明は、地図データの全体を一律でオフセットさせることにより、地図データの位置の全体的な誤差である第１の誤差を低減させる第１の補正処理と、地図データの全体を一律でオフセットさせた後も地図データに残存する位置の誤差である第２の誤差を低減させる第２の補正処理とを実行することにより、上記課題を解決する。

本発明によれば、実際の車線と地図データにおける車線との乖離度を低減できる。従って、自車両の位置を地図データ上の車線に対して精度良く位置付けることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る地図データ補正装置の概略を示すブロック図である。 図２は、実際の車線と地図データに含まれる車線との誤差を説明するための図である。 図３は、図１に示す記憶装置に記憶される自車両の走行軌跡および車線境界線の一例を示す図である。 図４は、図１に示す記憶装置に記憶された車線境界線と、図１に示す地図情報部に格納された地図データとの位置合わせを行った状態を示す図である。 図５は、真の車線境界線と地図上の車線境界線との間の誤差を算出する第１の方法を説明するための図である。 図６は、真の車線境界線と地図上の車線境界線との間の誤差を算出する第１の方法を説明するための図である。 図７は、地図タイルを説明するための図である。 図８は、地図データを一律でオフセットした状態を示す図である。 図９は、歪み誤差の補正量を決定する第１の方法を説明するための図である。 図１０は、一律でオフセットさせた地図データを歪み誤差の補正量に基づいて補正した状態を示す図である。 図１１は、本実施形態の地図データ補正装置による地図データの補正処理を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る地図データ補正装置１００の概略を示すブロック図である。この図に示す地図データ補正装置１００は、車両の運転支援又は自動運転で用いられる高精細マップ（ＨＤマップ、以下、単に地図データという）に含まれる位置の誤差が低減されるように、地図データを補正する。本実施形態における地図データの位置の誤差は、後述の記憶装置１０４に記憶された車線境界線と地図データに含まれる車線境界線との誤差、記憶装置１０４に記憶された車両の走行軌跡と地図データに含まれる車線中心との誤差、および記憶装置１０４に記憶された地物（物標）と地図データに含まれる地物（物標）との誤差である。

図２は、実際の車線と地図データに含まれる車線との誤差を説明するための図である。この図に示すように、一般的に、実際の車線の位置および方向（実線で図示）と、地図データに含まれる車線の位置および方向（破線で図示）との間には、誤差が生じる。そこで、本実施形態の地図データ補正装置１００は、地図データ上の車線の位置および方向を補正することにより、実際の車線の位置および方向と、地図データに含まれる車線の位置および方向との乖離度を低減させる。

図１に示すように、地図データ補正装置１００は、位置検出装置１０１と、地図情報部１０２と、センサ部１０３と、記憶装置１０４と、コントローラ１１０とを備える。本実施形態のシステムでは、位置検出装置１０１と、地図情報部１０２と、センサ部１０３と、記憶装置１０４と、コントローラ１１０とが、車両に搭載されており、これらが、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載ＬＡＮ１０６によって接続されている。なお、地図情報部１０２と、記憶装置１０４と、コントローラ１１０とを車両に搭載することは必須ではなく、これらは、車載機器と通信ネットワークを通じて接続されたデータセンター等に設けてもよい。

コントローラ１１０は、後述の機能を実現するプログラムが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、このＲＯＭに格納されたプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）とを備える。

位置検出装置１０１は、車両に搭載されたＧＰＳ（Global Positioning System）受信機を備えており、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して自車両の現在位置（緯度・経度）を検出し検出結果をコントローラ１１０に出力する。なお、位置検出装置１０１は、ＧＰＳ受信機に代えて、またはＧＰＳ受信機に加えて、ジャイロセンサ、車速センサ、及びカメラの少なくとも一つを備えてもよい。即ち、位置検出装置１０１は、ＧＰＳを用いた自車両の現在位置の検出に代えて、または加えて、ジャイロセンサによる自車両の角速度の検出結果、車速センサによる自車両の車速の検出結果、及びカメラの撮影画像から抽出した車線情報の少なくとも一つに基づいて、自車両の現在位置を検出してもよい。位置検出装置１０１が、ＧＰＳ受信機に加えてジャイロセンサ、車速センサ、及びカメラの少なくとも一つを備える場合には、位置検出装置１０１は、オドメトリ計測等による自己位置推定を行ってもよい。

地図情報部１０２は、地図データを格納したデータベースを備える。地図データは、いわゆる電子地図であり、緯度経度と地図情報とが対応づけられた情報である。地図データは、各地点に対応づけられた車線境界情報や物標の位置情報等を含む上述の高精細マップに相当する。車線境界情報は、離散的な点列によって車線境界の曲線や直線が表現されたものや、Ｂ−Ｓｐｌｉｎｅ（Ｂａｓｉｓ−Ｓｐｌｉｎｅ）曲線やＮＵＲＢＳ（Ｎｏｎ−Ｕｎｉｆｏｒｍ Ｒａｔｉｏｎａｌ Ｂａｓｉｓ−Ｓｐｌｉｎｅ）曲線等の数式によって車線境界の曲線や直線が表現されたもの等を例示できる。なお、Ｂ−Ｓｐｌｉｎｅ曲線は、複数の制御点で定義される滑らかな曲線であり、ＮＵＲＢＳ曲線は、複数の制御点とノットベクトルとで定義される滑らかな曲線である。

センサ部１０３は、広角カメラ等の撮像装置１０３１や、レーザーレンジファインダ（ＬＲＦ）等の測距装置１０３２等を備える。撮像装置１０３１や測距装置１０３２は、ボンネット、バンパー、ナンバープレート、ヘッドライト、及びサイドミラーやその周囲に設置されている。撮像装置１０３１は、自車両の周囲を撮像する。測距装置１０３２は、自車両の周囲に電磁波を照射し、反射波を検出する。撮像装置１０３１による撮像情報と測距装置１０３２による距離測定情報とは、コントローラ１１０に出力される。コントローラ１１０は、物標位置検出機能を備えており、撮像装置１０３１から出力された撮像情報と測距装置１０３２から出力された距離測定情報とに基づいて、自車両の周囲に存在する物標（後述の地物を含む）と自車両との相対位置を検出する。物標としては、自車両が走行する走行路面上の線（車線区分線等）や路肩の縁石やガードレールや信号機や標識等を例示できる。ここで、コントローラ１１０の物標位置検出機能は、撮像装置１０３１と測距装置１０３２とにより検出された全ての物標と自車両との相対位置を検出する。なお、コントローラ１１０の物標位置検出機能は、撮像装置１０３１と測距装置１０３２とにより検出された物標が同一の物標であることを判断できる場合には、何れか一方の物標のみを検出してもよい。

記憶装置１０４は、アクセス可能な記憶装置として機能する一又は複数のＲＡＭ（Random Access Memory）を備える。コントーラ１１０は、自車位置取得機能を備えており、位置検出装置１０１から自車両の現在位置の情報を取得する。また、コントローラ１１０は、走行軌跡記憶機能を備えており、位置検出装置１０１から出力された自車両の位置を所定時間毎に時系列に並べて自車両の走行軌跡として記憶装置１０４に記憶させる。例えば、自車両を同じ車線で複数回走行させて得られた複数の走行軌跡について平均を算出し、算出した平均を自車両の走行軌跡として記憶装置１０４に記憶させる。

ここで、本実施形態のコントローラ１１０の走行軌跡記憶機能は、自車両の走行軌跡と、物標位置検出機能により検出した物標（特に、車線境界線）と自車両との相対位置の情報とを関連付けて記憶装置１０４に記憶させる。本実施形態では、自車両の走行軌跡と関連付けて記憶装置１０４に記憶される車線境界線が、後述する真の車線境界線に相当する。

図３は、記憶装置１０４に記憶される自車両の走行軌跡および車線境界線の一例を示す図である。この図に示すように、自車両の位置（黒丸で図示）を時系列に並べた点列と、車線の左側の車線境界（白丸で図示）を時系列で並べた点列と、車線の右側の車線境界（白丸で図示）を時系列で並べた点列とを、記憶装置１０４に記憶させる。図３の表に示すように、自車両の走行軌跡は、自車両の３次元の座標（ＧＰＳ座標）を時系列で並べたものであり、車両境界線は、車線境界の座標（自車両に対する相対座標をＧＰＳ座標に変換した座標）を時系列で並べたものである。

図１に示すように、コントローラ１１０は、地図データ補正機能を備える。この地図データ補正機能は、地図情報部１０２に格納されている地図データに含まれる車線の位置および方向と、記憶装置１０４に記憶されている車線の位置および方向との誤差が低減されるように、地図データを補正する。

本実施形態では、運転支援又は自動運転を実行していない時（以下、オフライン時と称する）に、自車両を同じエリアで複数回走行させて、自車両の走行軌跡と当該走行軌跡に関連付けられる車線境界線とを取得し、これらを記憶装置１０４に記憶させる。そして、このオフライン時に取得し記憶装置１０４に記憶させた自車両の走行軌跡と当該走行軌跡に関連付けられる車線境界線とを、真の値として用いる。なお、自車両の走行軌跡と当該走行軌跡に関連付けられる車線境界線に代えて、航空写真や衛星画像などの地図画像に含まれる車線境界線を真の値としてもよい。

ここで、実際の車線の位置および方向と、地図データに含まれる車線の位置および方向とを比較した場合、一般的に、両者の間には誤差があり、その誤差には、両者の位置が全体的に相互に一様にオフセットしている一様な誤差と、両者の位置および方向の誤差が基準点から漸次的に増大する誤差（以下、歪み誤差という）とが含まれる。そこで、本実施形態のコントローラ１１０の地図データ補正機能は、実際の車線の位置と地図データに含まれる車線の位置との一様な誤差と、実際の車線と地図データに含まれる車線との位置および方向との歪み誤差とをそれぞれ検出し、地図データを一律にオフセットさせることにより一様な誤差を低減し、地図データを基準点から漸次的に補正することにより歪み誤差を低減する。

コントローラ１１０の地図データ補正機能は、補正要素分離機能と、一律オフセット機能と、歪み補正機能とを備える。補正要素分離機能は、一様誤差判断機能と、歪み誤差判断機能とを備える。一様誤差判断機能は、上述の一様な誤差を検出する。一方、歪み誤差判断機能は、上述の歪み誤差を検出する。一様誤差判断機能は、まず、記憶装置１０４に記憶された車線境界線と、地図情報部１０２に格納された地図データとの位置合わせを行う。

図４は、記憶装置１０４に記憶された車線境界線と、地図情報部１０２に格納された地図データとの位置合わせを行った状態を示す図である。この図に示すように、記憶装置１０４に記憶された車線境界線と地図データに含まれる車線境界線とは、共に、離散的な複数の点で構成された情報であるところ、両者の位置合わせは、ＩＣＰ（Iterative Closest Point）アルゴリズムを用いることによって可能になる。なお、図４において、黒丸の点は自車両の位置を示し、白丸の点は真の境界線を構成する点（真の車線境界）を示し、白抜きの菱形の点は地図上の境界線を構成する点（地図上の車線境界）を示している。

一様誤差判断機能は、はじめに、記憶装置１０４に記憶された車線境界線（以下、真の車線境界線という）と地図データに含まれる車線境界線（以下、地図上の車線境界線という）との一様な誤差を検出する。この一様な誤差を検出するステップにおいて、一様誤差判断機能は、真の車線境界線を構成する複数の点のそれぞれについて、その各点に対して最も近傍に位置する地図上の車線境界線の点を探索する（図４の拡大図参照）。そして、一様誤差判断機能は、真の車線境界線を構成する複数の点のそれぞれと、その各点に対して最も近傍に位置する地図上の車線境界線の点との相対距離を算出する。

一様な誤差を検出するステップにおいて、一様誤差判断機能は、次に、真の車線境界線と地図上の車線境界線との間の誤差を算出する。真の車線境界線と地図上の車線境界線との間の誤差を算出する方法としては、以下の第１の方法と第２の方法とを例示できる。

図５および図６は、真の車線境界線と地図上の車線境界線との間の誤差を算出する第１の方法を説明するための図である。この図に示すように、この第１の方法では、真の車線境界線の各点およびその各点に対して最も近傍に位置する地図上の車線境界線の各点のインデックスを横軸に取り、真の車線境界線の各点と、その各点に対して最も近傍に位置する地図上の車線境界線の点との相対距離を縦軸に取って、この相対距離をプロットする。そして、プロットされた点群に対してフィットする近似曲線または近似直線を、最小二乗法を用いて求める。その後、横軸（相対距離が０になる直線）に対する近似曲線または近似直線のオフセット量を求める。図５に示すように、近似曲線が求められた場合には、横軸に対する近似曲線のオフセット量の最小値と規定値とを比較し、横軸に対する近似曲線のオフセット量の最小値が規定値より大きい場合には、真の車線境界線と地図上の車線境界線との間に一様な誤差が存在し、その一様な誤差の大きさを、横軸に対する近似曲線のオフセット量の最小値とする。一方、図６に示すように、近似直線が求められた場合には、横軸に対する近似曲線のオフセット量は一様になる。この一様なオフセット量と規定値とを比較し、この一様なオフセット量が規定値より大きい場合には、真の車線境界線と地図上の車線境界線との間に一様な誤差が存在し、その一様な誤差の大きさを、横軸に対する近似直線のオフセット量とする。

真の車線境界線と地図上の車線境界線との間の誤差を算出する第２の方法は、フーリエ級数展開を用いる方法である。この第２の方法では、第１の方法と同様に、真の車線境界線の各点およびその各点に対して最も近傍に位置する地図上の車線境界線の各点のインデックスを横軸に取り、真の車線境界線の各点と、その各点に対して最も近傍に位置する地図上の車線境界線の点との相対距離を縦軸に取って、この相対距離をプロットする。そして、プロットされた点群に対してフーリエ級数展開を適用できる場合には、フーリエ級数展開を用いて、真の車線境界線と地図上の車線境界線との間に一様な誤差が含まれるか否かを判断する。

プロットされた点群をｆ（ｔ）とした場合、フーリエ級数展開の結果として、以下の（１）〜（３）式が得られる。

このフーリエ級数展開の結果としての上記（１）式に含まれるＤＣ成分（＝ａ_０／２）と規定値とを比較し、ＤＣ成分が規定値より大きい場合には、真の車線境界線と地図上の車線境界線との間に一様な誤差が存在し、その一様な誤差の大きさを、ＤＣ成分の値とする。

以上は、車線境界線が記憶装置１０４に記憶されている場合の真の車線境界線と地図上の車線境界線との間の一様な誤差の算出方法である。それに対して、車線境界線が記憶装置１０４に記憶されておらず、自車両の位置（走行軌跡）のみが記憶装置１０４に記憶されている場合には、真の車線境界線と地図上の車線境界線との間の一様な誤差を算出する方法として、以下の方法を例示できる。なお、車線境界線が記憶装置１０４に記憶されていない場合としては、車線境界線が道路に存在しない場合と、センサ部１０３により車線境界線を検出できなかった場合とを例示できる。

この方法では、まず、記憶装置１０４に記憶された自車両の走行軌跡が、地図上の車線の内側に存在することを確認する。この際、自車両の走行軌跡を構成する複数の点のうちの何れか１点が属する地図上の車線を特定する。ここで、地図データは、通常、道路レベルの情報と車線レベルの情報とその他の情報とが階層化された構造となっている。即ち、地図データの道路レベルの情報には、車線を構成する車線境界線や車線中心線の情報や、車線に関連付けられている地物（標識、停止線、横断歩道等）の情報が含まれている。そのため、自車両の走行軌跡を構成する複数の点のうちの何れか１点が位置する車線を特定すると、その車線の左右両側の車線境界線を特定することができる。そして、特定した左右両側の車線境界線に対して等間隔となる車線中心線と、自車両の走行軌跡との間のオフセット量を、最小二乗法またはフーリエ級数展開によって算出し、算出したオフセット量と規定値とを比較し、オフセット量が既定値より大きい場合には、真の車線と地図上の車線との間に一様な誤差が存在し、その一様な誤差の大きさを、車線中心線と自車両の走行軌跡との間のオフセット量の最小値とする。なお、自車両の走行軌跡を構成する複数の点のうちの何れか１点が位置する車線を特定した後に、その車線の左右両側の車線境界線を特定するのに代えて、その車線の中心線を特定してもよい。かかる場合には、特定した車線の中心線と自車両の走行軌跡との間のオフセット量を、最小二乗法またはフーリエ級数展開によって算出し、算出したオフセット量と規定値とを比較し、オフセット量が既定値より大きい場合には、真の車線と地図上の車線との間に一様な誤差が存在し、その一様な誤差の大きさを、車線中心線と自車両の走行軌跡との間のオフセット量の最小値とすればよい。

図７は、地図タイルを説明するための図である。この図に示すように、本実施形態の地図データは、タイル状に分割されている。ここで、地図データには、絶対座標における誤差と相対座標における誤差とが含まれているところ、一般的に、絶対座標における誤差が、相対座標における誤差よりも大きい傾向がある。そのため、後述の地図データの一律オフセットでは、地図データの全体を一律でオフセットするよりも、地図データの中の限定的な範囲を一律でオフセットすることが望ましい。その観点から、地図データを一律でオフセットする範囲をタイルの単位に限定することで、地図データと実環境との誤差を低減できる。そこで、まず、本実施形態では、一様誤差判断機能が、地図データのタイルの単位で、真の車線境界線と地図上の車線境界線との一様な誤差を算出する。なお、地図データのタイルの単位で、真の車線境界線と地図上の車線境界線との一様な誤差を算出して一律でオフセットすることは必須ではなく、例えば、緯度・経度による絶対座標系の地図データを直交座標系の地図データにエリア毎に変換する場合にその変換作業を行うエリア毎に、真の車線境界線と地図上の車線境界線との一様な誤差を算出して一律でオフセットするようにしてもよい。

一様誤差判断機能により真の車線境界線と地図上の車線境界線との一様な誤差が検出された後、一律オフセット機能が、地図データの全体を一様にオフセットするための一律オフセット量を決定する。上述の第１の方法により一様な誤差が算出される場合には、一律オフセット機能は、横軸に対する近似曲線のオフセット量の最小値を一律オフセット量に決定する。一方、上述の第２の方法により一様な誤差が算出される場合には、一律オフセット機能は、ＤＣ成分を一律オフセット量に決定する。ここで、一律オフセット機能は、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向の位置と、ｚ軸周りの回転角とについて一律オフセット量を決定する。

図８は、地図データを一律でオフセットした状態を示す図である。この図に示すように、一律オフセット機能は、決定した一律オフセット量に相当する量だけ、地図データを、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向にオフセットさせ、ｚ軸周りに回転させる。ここで、図示するように、地図データを一律でオフセットさせた後も、真の車線と地図上の車線との間には誤差が存在する。即ち、真の車線と地図上の車線との間の誤差には、地図データを一律でオフセットすることによっては、取り除けない誤差が存在する。そこで、本実施形態の地図データ補正装置１００では、地図データを一律でオフセットさせた後に、その段階で残存する真の車線境界線と地図上の車線境界線との間の誤差（上述の歪み誤差）を算出し、算出した歪み誤差が低減されるように地図データを補正する。

コントローラ１１０の歪み誤差判断機能は、一様誤差判断機能が上述の第１の方法により真の車線境界線と地図上の車線境界線との一様な誤差を算出した場合には、真の車線境界線の各点と、その各点に対して最も近傍に位置する地図上の車線境界線の点との相対距離から、横軸に対する近似曲線または近似直線のオフセット量を減算し、その結果得られた値が規定値よりも大きい場合に、地図データに歪み誤差が含まれると判断する。ここで、歪み誤差判断機能は、相対距離をプロットした点群に対してフィットする近似直線が最小二乗法により得られた場合には、歪み誤差は無いと判断する。一方、歪み誤差判断機能は、相対距離をプロットした点群に対してフィットする近似曲線が最小二乗法により得られた場合には、歪み誤差が有ると判断する。歪み誤差の大きさは、真の車線境界線の各点と、その各点に対して最も近傍に位置する地図上の車線境界線の点との相対距離である。ここで、地図上の車線境界線を構成する全ての点について歪み誤差を算出してもよい。しかしながら、その場合には、演算処理の負荷が大きくなる。そこで、本実施形態では、後述する歪み誤差の補正量の決定方法において説明する方法により、歪み誤差を算出する。なお、コントローラ１１０の歪み誤差判断機能は、一様誤差判断機能が上述の第２の方法により真の車線境界線と地図上の車線境界線との一様な誤差を算出した場合には、フーリエ級数展開を行った後に得られたＡＣ成分を、歪み誤差として算出することができる。

コントローラ１１０の歪み補正機能は、地図データの歪み誤差を減少させるための歪み誤差の補正量を決定する。ここで、歪み補正機能は、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向の位置とｚ軸周りの回転角とについて歪み誤差の補正量を決定する。なお、ＧＰＳの衛星数やＧＰＳの測位モードの関係上、あるいは、トンネル、高架下、高層ビル街等の走行路の関係上、ＧＰＳ受信機の受信感度が所定の基準値未満である地点については、歪み補正機能は、歪み誤差の補正を実施しない。また、ジャイロセンサ、車速センサ、及び車輪回転角センサ等の車両状態検出装置（図示省略）を用いて車両のすべり角を検出して地点と共に記憶装置１０４に記憶し、車両のすべり角が所定の基準値以上である地点については、歪み補正機能は、歪み誤差の補正を実施しない。ここで、歪み補正機能は、地球の形状による歪みの情報に基づいて、歪み誤差の補正量を決定することが好ましい。

図９は、歪み誤差の補正量を決定する第１の方法を説明するための図である。地図データを地図中の１点を基準点として作成する場合、作成された地図データに含まれる歪み誤差は、基準点から端点に向かって漸次的に大きくなることが想定される。そのため、ある１点を基準点として線形的に増加する関数で、地図データの歪みを数式化することができる。例えば、まず、真の車線境界線の各点と、その各点に対して最も近傍に位置する地図上の車線境界線の点との相対距離を算出する。そして、真の車線境界線の点とその点に対して最も近傍に位置する地図上の車線境界線の点との組の中から、相対距離が最小となる組を探索する。そして、真の車線境界線の点とその点に対して最も近傍に位置する地図上の車線境界線の点との組の中で、相対距離が最小となる組の地図上の車線境界線の点を基準点に設定する。そして、各点における歪み誤差の補正量を、基準点からの距離に定数を乗じた値に決定する。

歪み誤差の補正量を決定する第２の方法としては、地物が存在する点等のある特定の地点を基準として、歪み誤差の補正量を決定する方法が挙げられる。信号機や標識等の地物は、地図データを作成する際に基準となる地物である。そのため、自車両に搭載されたセンサ部１０３によって認識された信号機や標識等の地物の実際の位置と、地図データに含まれる信号機や標識等の地物の位置とを比較し、これらの誤差を歪み誤差の補正量に決定することができる。

図１０は、一律でオフセットさせた地図データを歪み誤差の補正量に基づいて補正した状態を示す図である。この図に示すように、コントローラ１１０の歪み補正機能は、一律オフセット機能により一律でオフセットされた地図データの各点を、決定した歪み誤差の補正量に相当する量だけ、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向にオフセットさせ、ｚ軸周りに回転させる。

図１１は、本実施形態の地図データ補正装置１００による地図データの補正処理を説明するためのフローチャートである。まず、オフライン時に自車両を同じエリア（例えば、タイルの単位）で複数回走行させる。この際、コントローラ１１０の自車位置取得機能が、位置検出装置１０１から自車両の現在位置の情報を取得し（ステップＳ１０１）、コントローラ１１０の物標位置検出機能が、センサ部１０３から車線境界線を含む物標の位置の情報を取得する（ステップＳ１０２）。

次に、ステップＳ１０３において、コントローラ１１０の走行軌跡記憶機能が、自車両の位置を所定時間毎に時系列に並べて自車両の走行軌跡として記憶装置１０４に記憶させる。本ステップにおいて、コントローラ１１０の走行軌跡記憶機能は、自車両の走行軌跡と、車線境界線を含む物標と自車両との相対位置の情報とを、相互に関連付けて記憶装置１０４に記憶させる。

次に、ステップＳ１０４において、コントローラ１１０の補正要素分離機能が、自車両の走行軌跡と、物標位置検出機能により検出された車線境界線とが関連付けて記憶装置１０４に記憶されているか否かを判断する。本ステップにおいて肯定判定がされた場合にはステップＳ１０５に移行し、本ステップにおいて否定判定がされた場合にはステップＳ１０７に移行する。

ステップＳ１０５において、コントローラ１１０の補正要素分離機能が、記憶装置１０４に記憶された真の車線境界線と地図情報部１０２に格納された地図上の車線境界線とを比較する。次に、ステップＳ１０６において、コントローラ１１０の補正要素分離機能が、真の車線境界線と地図上の車線境界線との誤差を算出する。そして、ステップＳ１０９に移行する。

一方、ステップＳ１０７において、コントローラ１１０の補正要素分離機能が、自車両の走行軌跡が、地図上の車線の内側に含まれていることを確認する。次に、ステップＳ１０８において、コントローラ１１０の補正要素分離機能が、自車両の走行軌跡と車線の中心線との誤差を算出する。そして、ステップＳ１０９に移行する。

ステップＳ１０９において、コントローラ１１０の一様誤差判断機能が、真の車線と地図上の車線との間、又は、自車両の走行軌跡と車線の中心線との間に規定値以上の一様な誤差が含まれているか否かを判定する。本ステップにおいて肯定判定がされた場合にはステップＳ１１０に移行し、本ステップにおいて否定判定がされた場合にはステップＳ１１３に移行する。

ステップＳ１１０において、コントローラ１１０の一律オフセット機能が、地図データの全体を一様にオフセットするための一律オフセット量を決定する。次に、ステップＳ１１１において、コントローラ１１０の一律オフセット機能が、地図データを補正する範囲をタイル単位に設定する。次に、ステップＳ１１２において、コントローラ１１０の一律オフセット機能が、地図データをタイル単位で、決定した一律オフセット量に相当する量だけ、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向に一律にオフセットさせ、ｚ軸周りに一律に回転させる。

次に、ステップＳ１１３において、コントローラ１１０の歪み誤差判断機能が、上述の第１の方法または第２の方法により、地図データの歪み誤差を算出し、コントローラ１１０の歪み補正機能が、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向の位置とｚ軸周りの回転角とについて歪み誤差の補正量を決定する。次に、ステップＳ１１４において、コントローラ１１０の歪み補正機能は、一律オフセット機能により一律でオフセットされた地図データの各点を、決定した歪み誤差の補正量に相当する量だけ、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向にオフセットさせ、ｚ軸周りに回転させる。

以上説明したように、本実施形態に係る地図データ補正方法および装置では、地図データの全体を一律でオフセットすることにより、地図データの位置の全体的な誤差（即ち、一様な誤差）を低減させる補正処理と、地図データの全体を一律でオフセットさせることのみでは地図データに残存する位置の誤差である歪み誤差を低減させる補正処理とを、分離して実行する。これによって、実際の車線と地図データにおける車線との乖離度を低減でき、以って、自車両の位置を地図データ上の車線に対して精度良く位置付けることができる。

また、本実施形態に係る地図データ補正方法および装置では、車両の走行軌跡と、車線境界線と、地図画像（航空写真や衛星画像等）との少なくとも一つを含む基準情報と地図データとを対比することにより、地図データの一様な誤差と歪み誤差とを算出する。例えば、上述したように、オフライン時に車両の走行軌跡と車線境界線と取得してこれらを関連付けて記憶装置１０４に記憶させ、記憶装置１０４に記憶させた車線境界線と地図データ上の車線境界線とを対比することにより、地図データの一様な誤差と歪み誤差とを算出する。これによって、実際の車線と地図データにおける車線との乖離度を判断できる。また、例えば、航空写真の車線境界線と地図データ上の車線境界線とを対比することにより、ＧＰＳ受信機の受信感度が十分でない地点についても、実際の車線と地図データ上の車線との乖離度を判断できる。

また、本実施形態に係る地図データ補正方法および装置では、真の車線境界と地図データ上の車線境界との差分に基づいて、地図データの一様な誤差と歪み誤差とを算出する。真の車線境界の情報は、例えば、オフライン時に車両を走行させて車載のセンサ部１０３により取得する。これによって、実際の車線と地図データ上の車線との乖離度を判断できる。

また、本実施形態に係る地図データ補正方法および装置では、真の車線境界と地図データ上の車線境界との差分について、最小二乗法に基づく近似曲線のフィッティングを行い、得られた近似曲線の差分の最小値に基づいて、地図データの一様な誤差を算出し、得られた近似曲線の分散値に基づいて、地図データの歪み誤差を算出する。これによって、地図データの一様な誤差と歪み誤差とを精度良く且つ容易に算出できる。

また、本実施形態に係る地図データ補正方法および装置では、真の車線境界と地図データ上の車線境界との差分について、フーリエ級数展開を行い、フーリエ級数展開により得られたＤＣ成分に基づいて、地図データの一様な誤差を算出し、フーリエ級数展開により得られたＡＣ成分に基づいて、地図データの歪み誤差を算出する。これによって、地図データの一様な誤差と歪み誤差とを精度良く且つ容易に算出できる。

ここで、地図データの歪みは、上記基準点から地図データの端点に向かって漸次的に増加する傾向にある。そこで、本実施形態に係る地図データ補正方法および装置では、地図データの全体を一律でオフセットした場合に、真の車線境界と地図データ上の車線境界との差分が最小となる地図データ上の地点を基準点に設定し、この基準点から地図データの端点に向かって漸次的に増加するように、地図データの歪み誤差を算出する。あるいは、本実施形態に係る地図データ補正方法および装置では、上記基準点から地図データの各地点までの相対距離を定数倍することにより、地図データの各地点における地図データの歪み誤差を算出する。あるいは、本実施形態に係る地図データ補正方法および装置では、上記基準点から地図データの各地点までの相対距離と地図データの歪み誤差との関係を数式化した関数を用いて、地図データの各地点における歪み誤差を算出する。これによって、地図データ上の地点に応じて適切に地図データの歪み誤差を算出できる。

また、本実施形態に係る地図データ補正方法及び装置では、例えば、オフライン時に車両を走行させて車載のセンサ部１０３により信号機と標識等を含む地物の情報を取得し、この地物の情報と、地図データに含まれる地物の情報とを対比することにより、地図データの歪み誤差を算出する。これによって、地図データの交差点付近における歪み誤差を精度良く算出できる。

また、本実施形態に係る地図データ補正方法および装置では、ＧＰＳ受信機の受信感度が所定の基準値未満である地点については、地図データの歪み誤差を低減させる補正処理を実行しない。これによって、誤検出された車両の位置情報に基づいて、地図データの歪み誤差を低減させる補正処理を行うことを防止できる。

また、本実施形態に係る地図データ補正方法および装置では、車両のすべり角が所定の基準値以上である地点については、地図データの歪み誤差を低減させる補正処理を実行しない。これによって、車両の挙動の影響で誤検出された車両の位置情報に基づいて、地図データの歪み誤差を低減させる補正処理を行うことを防止できる。

また、本実施形態に係る地図データ補正方法および装置では、地図データの歪み誤差を低減させる補正処理において、地図データの各地点の位置を、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向に補正する処理と、地図データの各地点を、ｚ軸の周りに回転させる処理とを実行する。これによって、地図データの補正を、より緻密に実施できる。

ここで、上述したように、地図データには、絶対座標における誤差と相対座標における誤差とが含まれているところ、一般的に、絶対座標における誤差が、相対座標における誤差よりも大きい傾向がある。そのため、地図データを一律でオフセットさせる処理では、地図データの全体を一律でオフセットするよりも、地図データの中の限定的な範囲を一律でオフセットすることが望ましい。そこで、本実施形態に係る地図データ補正方法および装置では、地図データの一様な誤差を低減させる補正処理において、地図データを構成するタイル毎に地図データの全体を一律でオフセットさせる。あるいは、本実施形態に係る地図データ補正方法および装置では、地図データの一様な誤差を低減させる補正処理において、緯度・経度による絶対座標系の地図データから直交座標系の地図データにエリア毎に変換する場合におけるその変換作業を行うエリア毎に、地図データの全体を一律でオフセットさせる。これによって、実際の車線と地図データ上の車線との乖離度を低減できる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

１００ 地図データ補正装置
１０４ 記憶装置
１１０ コントローラ

Claims (15)

1. 車両で用いる地図データを、コントローラを用いて補正する地図データ補正方法であって、
   前記地図データの全体を一律でオフセットさせることにより、前記地図データの位置の全体的な誤差である第１の誤差を低減させる第１の補正処理と、
   前記地図データの全体を一律でオフセットさせた後も前記地図データに残存し、前記地図データの位置の誤差が基準点から漸次的に増大する第２の誤差を低減させる第２の補正処理を実行し、
   前記第２の補正処理は、
   オフセットされた後の前記地図データに含まれる各位置の中で、最も誤差の小さい位置に前記基準点を設定し、
   設定された前記基準点から漸次的に増大する第２の誤差の補正量を算出し、
   前記地図データに含まれる各位置を、算出された前記補正量でそれぞれ補正する
   地図データ補正方法。
2. 請求項１に記載の地図データ補正方法であって、
   車両の走行軌跡と、車線境界と、地図画像との少なくとも一つを含む基準情報と前記地図データとを対比することにより、前記地図データの前記第１の誤差と前記第２の誤差とを算出する地図データ補正方法。
3. 請求項２に記載の地図データ補正方法であって、
   前記基準情報は、車線境界の情報を含み、
   前記地図データは、車線境界の情報を含み、
   前記基準情報の車線境界と前記地図データ上の車線境界との差分に基づいて、前記地図データの前記第１の誤差と前記第２の誤差とを算出する地図データ補正方法。
4. 請求項３に記載の地図データ補正方法であって、
   前記基準情報の車線境界と前記地図データ上の車線境界との差分について、最小二乗法に基づく近似曲線のフィッティングを行い、
   得られた前記近似曲線の差分の最小値に基づいて、前記地図データの前記第１の誤差を算出し、
   得られた前記近似曲線の分散値に基づいて、前記地図データの前記第２の誤差を算出する地図データ補正方法。
5. 請求項３に記載の地図データ補正方法であって、
   前記基準情報の車線境界と前記地図データ上の車線境界との差分について、フーリエ級数展開を行い、
   ＤＣ成分に基づいて、前記地図データの前記第１の誤差を算出し、
   ＡＣ成分に基づいて、前記地図データの前記第２の誤差を算出する地図データ補正方法。
6. 請求項３に記載の地図データ補正方法であって、
   前記地図データの全体を一律でオフセットさせた場合に、前記基準情報の車線境界と前記地図データ上の車線境界との差分が最小となる地点を前記基準点に設定し、
   前記基準点から前記地図データの端点に向かって漸次的に増加するように、前記地図データの前記第２の誤差を算出する地図データ補正方法。
7. 請求項６に記載の地図データ補正方法であって、
   前記基準点から前記地図データの各地点までの相対距離を定数倍することにより、前記地図データの各地点における前記第２の誤差を算出する地図データ補正方法。
8. 請求項６に記載の地図データ補正方法であって、
   前記基準点から前記地図データの各地点までの相対距離と前記第２の誤差との関係を数式化した関数を用いて、前記地図データの各地点における前記第２の誤差を算出する地図データ補正方法。
9. 請求項１〜８の何れか１項に記載の地図データ補正方法であって、
   基準情報は、信号機と標識との少なくとも一方を含む地物の情報を含み、
   前記基準情報に含まれる前記地物の情報と、前記地図データに含まれる前記地物の情報とを対比することにより、前記第２の誤差を算出する地図データ補正方法。
10. 請求項２に記載の地図データ補正方法であって、
    ＧＰＳ受信機を用いて車両の位置を取得して記憶装置に記憶させ、
    前記ＧＰＳ受信機の受信感度が所定の基準値未満である地点については、前記第２の補正処理を実行しない地図データ補正方法。
11. 請求項２に記載の地図データ補正方法であって、
    車両のすべり角を検出して地点と共に記憶装置に記憶させ、
    前記車両のすべり角が所定の基準値以上である地点については、前記第２の補正処理を実行しない地図データ補正方法。
12. 請求項１〜１１の何れか１項に記載の地図データ補正方法であって、
    前記第２の補正処理は、前記地図データの各地点の位置を、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向に補正する処理と、前記地図データの各地点を、ｚ軸の周りに回転させる処理とを含む地図データ補正方法。
13. 請求項１〜１２の何れか１項に記載の地図データ補正方法であって、
    前記第１の補正処理では、前記地図データを構成するタイル毎に前記地図データの全体を一律でオフセットさせる地図データ補正方法。
14. 請求項１〜１２の何れか１項に記載の地図データ補正方法であって、
    前記第１の補正処理では、緯度・経度による絶対座標系の地図データから直交座標系の地図データにエリア毎に変換する場合におけるその変換作業を行うエリア毎に、前記地図データの全体を一律でオフセットさせる地図データ補正方法。
15. 車両で用いる地図データを補正するコントローラを備える地図データ補正装置であって、
    前記コントローラは、
    前記地図データの全体を一律でオフセットさせることにより、前記地図データの全体的な位置の誤差である第１の誤差を低減させる第１の補正処理と、
    前記地図データの全体を一律でオフセットさせた後も前記地図データに残存し、前記地図データの位置の誤差が基準点から漸次的に増大する第２の誤差を低減させる第２の補正処理を実行し、
    前記第２の補正処理は、
    オフセットされた後の前記地図データに含まれる各位置の中で、最も誤差の小さい位置に前記基準点を設定し、
    設定された前記基準点から漸次的に増大する第２の誤差の補正量を算出し、
    前記地図データに含まれる各位置を、算出された前記補正量でそれぞれ補正する地図データ補正装置。

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