JPH03220410A - 車両用位置標定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、車両用位置標定装置、特に道路上の通行区分
帯表示用の断続白線やガードレール等の道路構造物を利
用して車両の現在位置を標定する車両用位置標定装置に
関する。

［従来の技〜術］ 従来より、車速センサや方位センサなどの各種センサを
用いて道路上における車両の現在位置を標定して運転者
に表示する、いわゆるナビゲーションシステムが知られ
ており、高速道路などの自動車専用道路網の発達を背景
として、運転者の疲労防止や安全走行の観点からその実
用化か強く要望されている。

ナビゲーションシステムにおいては、車両の現在位置を
正確に標定する二とか必須であり、このための装置か従
来より種々提案されている。その−例として、実開昭６
４−３８５０９号公報に開示されたナビゲーション装置
がある。

第８図はこの従来装置の構成ブロック図を示したもので
あり、車両に取り付けられた地磁気センサ１０と車速セ
ンサ１２によりそれぞれ車両の方位及び走行距離が計測
される。そして、この方位及び走行距離に基づいて制御
装置１４が逐次、車両の現在位置を算出する構成である
。また、車両には、走路の路側に予め設けられたビーコ
ン１６から構成される装置コードを受信するアンテナ１
８及び受信機２０か取り付けられており、受信した位置
コードからビーコン１６の設置点の絶対座標が検出され
る。そして、検出された絶対座標は前記制ｇｏ装置１４
に送られ、車速センサ１２にて計測された走行距離に基
づいて算出された現在位置をビーコン１６の絶対座標に
より適宜補正するのである。そして、このように補正さ
れた車両の現在位置は記憶装置２２に記憶された地図デ
ータと共にＣＲＴ表示器２４に表示され、運転者に教示
される構成である。

また、従来においては、特開昭６１−２０４５０３号公
報に開示された移動体の位置検知方式に示されるように
、走行路に沿って予め所定間隔おいて光学的に識別可能
なマークを付し、このマークを移動体に設けられたカメ
ラなどの映像センサなとて撮影し、得られた映像信号か
ら移動体の移動方向や移動距離を求めることも提案され
ている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来技術には幾つかの問題があった
。実開昭６４−３８５０９号公報に開示された装置にお
いては、車速センサにて検出された車速を積分して走行
距離を算出し、車両の現在位置を推測するものであるが
、車速と走行距離との関係は車両走行時の環境条件によ
って大きく変化するため、種々の走行条件下において常
に高精度に現在位置を推測することが困難である問題が
あった。

すなわち、車両走行時のタイヤ圧力の変化、雨天時走行
、路面表面の経時的劣化等に起因するタイヤと路面との
スリップ率の変化によって車速と走行距離との間の１次
関係に少なくない誤差が生じ、このため車両走行条件に
よっては実際の車両の現在位置と推測された車両の現在
位置との間に大きな差異が生じてしまうのである。もち
ろん、推測された現在位置座標を補正するための位置ビ
ーコンを多数路側に設置して誤差を解消することも考え
られるが、このように多数の位置ビーコンを配置するこ
とは困難であり実用的でない。

また、特開昭６１−２０４５０３号公報に開示された方
式においても、新たに車両の走行路に沿ってマークを多
数設置しなければならず、実用上問題かあった。

本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、そ
の目的は車両走行時の環境条件によらず常に正確にかつ
容易に車両の現在位置を標定することか可能な車両用位
置標定装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の車両用位置標定装
置は、第１図に示すように道路上の通行区分帯表示用の
断続白線並びに道路構造物を認識する道路環境認識手段
１と、前記道路上の通行区分帯表示用の断続白線並びに
道路構造物の位置を予め記憶する道路環境認識手段２と
、位置標定開始を指令する開始信号発生手段４と、この
開始信号により作動を開始し、前記道路環境認識手段に
て認識された環境情報及び前記道路環境認識手段に記憶
された距離情報を照合し、車両の現在位置を標定する位
置標定手段３とを具備することを特徴としている。

［作用］ 本発明の車両用位置標定装置はこのような構成を有して
おり、車両走行路に新たに位置ビーコンやマークを多数
設けることなく、道路に既設されている通行区分帯表示
用の断続白線や道路構造物を巧みに利用して現在位置標
定を行うものである。

すなわち、目的地へ到達するために走行すべき道路上に
存在する通行区分帯表示用の断続白線やガードレール、
道路標識、歩道橋などの道路構造物等に関する地図デー
タを基準位置からの距離と共に予めデータとして道路環
境認識手段に記憶しておく。そして、車両が道路を走行
中に車両の所定位置に設けられた道路環境認識手段によ
り逐次これらの通行区分帯表示用の断続白線及び道路構
造物を認識し、予め記憶されている地図データと照合す
る。

このように、既に道路上に固設され環境条件によってそ
の位置が変化しない道路構造物を披ｎ１定物として認識
して車両の現在位置を標定することにより、車両走行時
の環境条件によらず、かつ容易に車両の現在位置を正確
に表示することが可能となる。

［実施例〕 以下、図面を用いながら本発明に係る車両用位置標定装
置の好適な実施例を説明する。

第２図は本実施例の構成ブロック図である。道路環境認
識手段として、通行区分帯表示用の断続白線及び路側の
ガードレールを認識する左右一対のＣＣＤ固体撮像素子
３０．３２及び道路上部の構造物を認識するＣＣＤ固体
撮像素子３４並びに補助的な道路環境認識手段としてタ
イヤの回転数を検出するタイヤ回転数センサ３６が設け
られている。

第３図にこれらセンサ３０，３２．３４の車両への取付
は説明図を示す。通行区分帯表示用白線及びガードレー
ルを認識するＣＣＤ固体撮像素子３０．３２は第３図（
Ａ）に示すように車両の左右のサイドミラーに取付けら
れる。同図（Ｂ）には車両の右側サイドミラーに取付け
られたＣＣＤ固体撮像素子３０の一部拡大図が示されて
おり、ミラー下部に集光用レンズ３０ａが設けられ、こ
の集光レンズ３０ａによって集光された光をミラー内部
に設けられたＣＣＤ素子３０ｂに結像する構成である。

そして、ＣＣＤ固体撮像素子３２も左側サイドミラーに
同様に取付けられている。

一方、速度標識や歩道橋などの道路上部の構造物を認識
するＣＣＤ固体撮像素子３４は、車両のルームミラーに
取付けられる。同図（Ｃ）にはＣＣＤ固体撮像素子３４
がルームミラーに取付けられた一部拡大図が示されてお
り、ミラー上部に集光用レンズ３４ａが取付けられ、車
両のフロントガラス３５を経て入射した光を集光してミ
ラー内部に設けられたＣＣＤ素子３４ｂに結像する。

そして、これらセンサ３０，３２．３４からの画像情報
は第２図に示されるようにＩ１０ボート３８を介して各
種の演算処理を行うＣＰＵ４０に送られる。このＣＰＵ
４０は位置標定手段としての機能を有し、入力された画
像情報を基に所定の処理を行って車両の現在位置を標定
する。

今、車両の左右サイドミラーに取付けられたＣＣＤ固体
撮像素子３０．３２にて得られた通行区分帯表示用白線
から車両の現在位置を標定する場合を考える。第４図（
Ａ）に示すように符号Ｗ、Ｒ，Ｍなる位置にそれぞれ通
行区分帯表示用白線、車両、ＣＣＤ固体撮像素子３２が
位置していると、これらの幾何学的位置関係は同図（Ｂ
）に示されるものとなる。但し、左サイドミラーに取付
けられたＣＣＤ固体撮像素子３２の集光レンズ３２ａに
てＣＣＤ素子３２ｂ上に結像されるＲ、Ｗの像をそれぞ
れＳ、Ｄとし、集光レンズ３２ａの路面からの高さをｈ
、その焦点距離をｆとした。同図（Ｂ）の幾何学的関係
から容易に理解されるように、 ＭＲ／ＳＭ＝ＲＷ／ＤＳ なる関係が成り立ち、従って車両と通行区分帯表示用白
線との距離Ｘは、 ｘ−（ｈ／ｆ）　　・ＤＳ により算出することができる。

一方、走行距離は以下のようにして算出することができ
る。第５図（Ａ）、（Ｂ）には左右のサイドミラーに取
付けられたＣＣＤ固体撮像素子３０．３２に入力される
画像の時間的変化を模式的に示したものであり、車両が
追い越し車線並びに走行車線の二車線を有する自動車専
用道路の走行車線を走行中は、車両左側に連続した通行
区分帯表示用白線（以下、連続白線という）が存在し、
車両右側には断続する通行区分帯表示用白線（以下、断
続白線という）が存在するため、車両の左右サイドミラ
ーに取付けられたＣＣＤ固体撮像素子３０．３２に入力
される画像はそれぞれ第５図（Ａ）、（Ｂ）に示される
画像となる。なお、図においては走行車線走行中に車両
運転者が左側にステアリングを操作した場合を想定して
おり、このため同図（Ａ）、（Ｂ）においてその白線が
直線ではなく曲線となっている。

さて、ＣＣＤ固体撮像素子３２に入力される連続白線画
像からは、前述したようにその幾何学的位置関係から車
両と連続白線までの距離が算出される。同図（Ｃ）には
算出された車両と連続白線との距離を時間に対してプロ
ットしたものである。

一方、右側サイドミラーに取付けられたＣＣＤ固体撮像
素子３０に入力される画像は同図（Ｂ）に示されるよう
に断続白線であり、このため図中破線領域で示すように
白線が存在する明鎮域と白線が存在しない暗領域が交互
にＣＣＤ固体撮像素子３０へ入力する。

本実施例においては、この断続白線による明暗の繰返し
回数をカウントすることにより基準地点からの距離を求
めるのである。すなわち、まずＣＰＵ４０内に設けられ
た不図示のカウンタによって断続白線の繰返し回数をカ
ウントする。そして、基準地点からの断続白線及びその
距離が予め格納された道路環境認識手段としてのＲＯＭ
４２乃至ＲＡＭ４４にアクセスして格納されたデータを
読出し照合して車両の現在位置を標定する。

このように、本発明は既設で、かつ環境条件によって変
化しない道路構造物を１ａＰＪ定物に採用しているため
、走行条件によらず現在位置を標定することができる。

そして、標定された現在位置は車両総合制御コンピュー
タ４６に送られ、現在位置のデータを基にして車両のス
テアリングを制御するステアリング用コンピュータ４８
、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）用コンピュ
ータ５０、ＴＲＣ（トラクション）用コンピュータ５２
．４ＷＳ　（４輪操舵）用コンピュータ５４、Ｅ／Ｇ　
（エンジン）制御用コンピュータ５６、ＥＣＴ（（電子
制御トランスミッション）用コンピュータ５８等の各コ
ンピュータにデータを供給して現在位置に応じた最適の
車両制御を行うことができる。

なお、本実施例における車両用位置標定装置を作動させ
る際には、高速道路を利用するときの出入口であるイン
ターチェンジ（以下、ＩＣという）付近の特定の道路環
境を利用すればよい。第６図にＩＣ進入時の道路環境の
車両走行に伴なう経時的変化の説明図、そして第７図に
ＩＣ近傍の道路環境の変化を利用した本実施例の車両位
置標定装置の作動並びに停止のフローチャートを示す。

周知のように、ＩＣにおいては本車線に加速車線が合流
し、その合流地点には本車線の断続白線よりもピッチの
小さい断続白線によってその境界が明示されている。そ
して、加速車線の左右の路側には連続白線が敷設されて
いる。従って、車両が加速車線から本車線に進入する際
には、車両の左右サイドミラーに取付けられたＣＣＤ固
体撮像素子３０．３２によって検出される白線は、第６
図に示すように車両位置の変化に伴なって次のように変
化する。

位置Ａ；左左−続白線、右一連続白線 位置Ｂ：左左−続白線、右−小ピッチ断続白線位置Ｃ：
左−検出不可、右−検出不可 位置Ｄ：左左手小ピツチ断続白線右−断続白線位置Ｅ：
左一連続白線、右−新続白線 位ｒＩＩＦ：左一連続白線、右−検出不可このように、
車両の位置によって検出される白線の種類が変化するた
め、例えば、車両位置Ｅの地点から本装置を作動させる
時には、左一連続白線、右−断続白線なる検出が行われ
た時に作動させれば良いことになる。以下、第７図のフ
ローチャートを用いてより詳細に説明する。

まず、ステップ１００にて車両が料金所を通過したか否
かが判断される。このステップ１００にてＹＥＳ、つま
り車両が一般道路から高速道路へ進入したと判定された
ときには次のステップ１０２に移行する。

このステップ１０２では車両の左右に取付けられたＣＣ
Ｄ固体撮像素子３０．３２にて検出される白線が共に連
続白線であるか否かが判断される。

前述したように、ＩＣの加速車線にはその左右路側に連
続白線が敷設されており、従ってこのステップ１０２に
てＹＥＳと判定されたときには、車両が第６図に示す位
置Ａを走行していることを意味する。そして、次のステ
ップ１０４にてカウントＩ−０と初期化し、ステップ１
０６及びステップ１０８にて進入ＩＣ並びに出口ＩＣの
リクエストとインプットを不図示の入力装置を用いて行
う。

このように、加速車線において各パラメータの初期設定
が行われた後、次のステップ１１０にて左右のＣＣＤ固
体撮像素子３０．３２の白線検出状態が再び判断される
。このステップ１１０にて左右とも白線検出不可である
と判定された時には、前述したように車両が加速車線と
本車線との合流地点すなわち位置Ｃを走行していること
を意味する。そして、次のステップ１１２にて左−小ピ
ツチ断続白線、右−断続白線であるか否かが判断される
。車両が加速車線から本車線に進入し、位置りを走行し
ている時にはこの条件が満たされ、次のステップ１１４
に移行する。このステップ１１４ては白線検出状態が左
一連続白線であるか否かが判断される。車両が本車線の
走行車線上を位置りから位置Ｅへと移動した際にはこの
条件か満たされ、この時点て車両がＩＣ進入を完了した
ことを意味し、開始信号により本実施例の車両用位置標
定装置か作動を開始することとなる。

すなわち、ステップ１１６にて右ＣＣＤ固体撮像素子３
０で断続白線を検出する毎にカウントＩを１ずつ増加さ
せ、Ｉ−１＋１とする。進入ＩＣの位置をＫとすると、
このときの車両の進入ＩＣに対する相対位置しは次のス
テップ１１８に示されるようにＬ−１＋にとなる。そし
て、ステップ１１６、ステップ１１８の処理が白線検出
状態が左一連続白線（ステップ１２０）なる条件を満足
しなくなるまで繰返し行い、断続白線の繰り返し口数を
カウントして車両の相対位置を標定する。

このように、車両が本車線の走行車線を走行中は、左一
連続白線なる条件が満たされるため、ステップ１１６〜
ステツプ１２２の一連の処理が繰返され、車両の相対位
置標定か行われるが、車両が走行車線から追い越し車線
へと車線変更する場合や（第６図装置Ｆ）夜間走行のよ
うに左一連続白線なる条件が満足されない場合が生じる
。この場合には、断続白線の繰返し回数をカウントする
ことかできず、従ってステップ１１６〜ステツプ１２２
の一連の処理によって車両の現在位置を標定することは
できない。このため、本実施例においてはこのような場
合に対応すべく、以下のような処理を行って車両の現在
位置標定を行っている。

すなわち、本実施例においては第２図の構成ブロック図
に示すようにＣＣＤ固体撮像素子３０゜３２３４に加え
、タイヤの回転数を検出する回転数センサ３６を設けて
いる。そして、このタイヤ回転数センサ３６の検出信号
は、ＣＣＤ固体撮像素子３０，３２．３４と同様にＩ１
０ポート３８を介してＣＰＵ４０に送られる。ＣＰＵ４
０は入力されたタイヤ回転数に基づき走行距離を算出し
、車両の現在位置を標定する。この間の処理の流れを詳
述すると以下のようになる。

第７図のステップ１２０にてＮＯ，すなわち車両が追い
越し時や夜間走行時で左一連続白線の条件が満足されな
い時には■のフローに移行する。

このフローにおいては、まず現在のカウント数Ｉとステ
ップ１０８にてインプットされた出口ＩＣＯに相当する
カウント数ｆ（０）との大小関係が比較される（ステッ
プ１２４）。このステップ１２４にてＹＥＳ、すなわち
現在のカウント数か出口ＩＣにｔ目当するカウント数を
越えていると判定されたときには、車両か目的地である
出口ＩＣに既に到達したことを意味するから本実施例の
位置標定装置の動作を停止する。

一方、このステップ１２４にてＮｏと判定された時には
、タイヤ回転数センサ３６からの検出信号によりＣＰＵ
４０がこの間の走行距離を算出する（ステップ１２６）
。また、ＣＰＵ４０は走行距離を算出するとともに、算
出された走行距離に対応したカウント数Ｉを算出する（
ステップ１２８）。そして、算出されたカウント数Ｉを
基準地点である進入ＩＣの位置Ｋに加算し、ステップ１
１８と同様にして車両の基準地点からの相対位置りを標
定する（ステップ１３０）。

そして、車両が追い越し走行や夜間走行から通常の走行
状態へ移行したときには、再び左一連続白線なる条件が
満足されることとなり、従ってステップ１３２にてＹＥ
Ｓと判定され、ステップ１１６に復帰して前述した断続
白線の繰返し回数による位置標定か行われる。

なお、このようなタイヤ回転数センサによる車両の位置
標定には従来技術と同様にその位置標定に誤差が生じて
しまう問題がある。このような場合には例えば次のよう
にしてこの誤差を解消することが可能である。すなわち
、速度表示板や歩道橋等の道路上部の構造物を検出する
ＣＣＤ固体撮像素子３４からの検出信号に基づき、ＣＰ
Ｕ４０がＲＯＭ４２乃至ＲＡＭ４２に格納された上部構
造物に関する距離データと照合してその絶対位置を標定
し、前述したステップ１２６にて計測される走行距離を
この絶対位置を用いて補正すればよい。

また、本実施例においては断続白線の繰返し回数を用い
て位置を標定したが、本発明はこれに限られるものでは
なく、例えば左右のＣＣＤ固体撮像素子３０．３２にて
路側に設置されたガードレールを検出し、そのガードレ
ールの足の数や設置されている反射板の数をカウントす
ることにより位置標定を行ってもよい。

更に、本実施例においては道路環境認識手段としてＣＣ
Ｄ固体撮像素子を用いているが、超音波やミリ波あるい
はレーザー光線を用いたレーダ装置などの能動素子によ
って道路環境を認識することも可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る車両用位置標定装置
によれば、車両の現在位置を容易かつ高精度に標定する
ことが可能となり、ナビゲーションシステムへの応用等
に供することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る車両用位置標定装置の構成ブロッ
ク図、 第２図は本発明に係る車両用位置標定装置の一実施例の
構成ブロック図、 第３図は同実施例におけるセンサー取付は説明図、 第４図は同実施例における距離算出説明図、第５図は同
実施例におけるＣＣＤ入力画像と距離変化の説明図、 第６図は同実施例におけるＩＣ進入の説明図、第７図は
同実施例におけるＩＣ進入フローチャート図、 第８図は従来装置の構成ブロック図である。 ０ ２ ４ ６ ０ ２ ４ ＣＣＤ固体撮像素子 ＣＣＤ固体撮像素子 ＣＣＤ固体撮像素子 タイヤ回転数センサ ＣＰＵ 　ＯＭ ＡＭ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 道路上の通行区分帯表示用の断続白線並びに道路構造物
   を認識する道路環境認識手段と、前記道路上の通行区分
   帯表示用の断続白線並びに道路構造物の位置を予め記憶
   する道路環境記憶手段と、 位置標定開始を指令する開始信号発生手段と、この開始
   信号により作動を開始し、前記道路環境認識手段にて認
   識された環境情報及び前記道路環境記憶手段に記憶され
   た距離情報を照合し、車両の現在位置を標定する位置標
   定手段と、 を具備することを特徴とする車両用位置標定装置。