JPH06504132A - 自動車経路ガイダンス・システム - Google Patents
自動車経路ガイダンス・システムInfo
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- JPH06504132A JPH06504132A JP5508396A JP50839693A JPH06504132A JP H06504132 A JPH06504132 A JP H06504132A JP 5508396 A JP5508396 A JP 5508396A JP 50839693 A JP50839693 A JP 50839693A JP H06504132 A JPH06504132 A JP H06504132A
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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】
自動車経路ガイダンス・システム
発明の分野
本発明は、一般にナビゲーションの分野に関し、さらに詳しくは車両の経路ガイ
ダンスに関する。本発明は、米国特許出願路07/786867号A VEHI
CLE ROUTEPLANIING SYSTEM、Seymour et、
alおよび米国特許出願路07/78650 (l AN IMPROVEDA
CCURACY 5ENSORY SYSTEM FORVEHICLENAV
4GATION、Seymour et、al、に関し、これら両出願は同じ出
願臼に出願され、本発明の譲受人に譲渡されている。
発明の背景
現在の車面ナビゲーション・システムは、センサ、地図データベース、対話型デ
ィスプレイおよび推測位置(dead−recko旧ng)ナビゲーション方式
をさまざまな経路プラニング/ガイダンス方式と組み合わせて、ドライバの現在
位置から所望の目的地までドライバを誘導し、必要に応じてガイダンス手掛かり
を与える。現在技術の問題点は、ドライバの希望条件(preferences
)や、速度およびまたは性能能力などの車両パラメータや、これらの事項に基づ
き柔軟なガイダンス指示を出力することを考慮に入れていないことである。予定
の操縦の前に多くの警告を希望するドライバもいれば、必要になるまで邪魔され
ないことを希望するドライバもいる。より積極的に運転したり、高性能サスペン
ションを装備しているドライバもいるので、より早く目的地に到着することを希
望し、早期ガイダンス指示を必要とする場合がある。
発明の概要
自動車経路ガイダンス・システムは、車間位置センサおよび予定車両操縦位置判
定装置(anticipated vehiclemanoeuvre 1oc
ation determiner)を備えている。比較器は車間位置と予定車
両操縦位置とを比較し、距離差を発生する。この距離差はモデル独立型(mod
el free)ガイダンス指示判定器に結合され、判定されたガイダンス指示
が車間オペレータに伝達される。
図面の簡単な説明
添付の図面と共に読むことにより、本発明は効果的に理解することができよう。
第1図は、好適な実施例による物理的なプラットフォームを提供するファジィ推
論を有するナビゲーション・コンピュータのブロック図である。
第2図は、好適な実施例による道路地図を示す。
第3図は、好適な実施例による分岐点(intersection)までの距離
(Distance丁o Intersection)を説明するファジィ・セ
ットを示す。
第4図は、好適な実施例による車間速度(VehicleSpeed)を説明す
るファジィ・セットを示す。
第5図は、好適な実施例によるファジィ・ルールのセントおよびファジィ・セン
トを示す。
好適な実施例の詳細な説明
好適な実施例は、ドライバの希望条件および速度や性能機能などの車両パラメー
タを考慮して、これらの考慮事項に基づいて柔軟なガイダンス指示を出力する経
路ガイダンス・システムを示す。このシステムは、モデル独立型メカニズムすな
わち本例ではファジィファジィ推論エンジンを具備したナビゲーション・コンピ
ュータを採用している。
もちろん、ニューラル“ネットワーク(neural network)。
発生的学習方法(genetic learning method)、または
解析方法ではなく観察から直接導出される他のモデルなど、他のモデル独立型手
段を代用できることは当業者に明白である。本明細書でいうモデル独立型手段と
は、非解析手段に基づいて入出力機能または刺激応答連想(Stimulus−
response associations)を推定する方法のことである。
好適な実施例では、Lorfi Zadahの著名な論文” F u z z
ySets−Information and Control、 Vol、
8. pages338−353. Academic Press、 +96
5において説明されているファジィ・セットに基づくファジィ推論を適用してい
る。
好適な実施例では、ファジィ推論機能を有するナビゲーション・コンピュータを
採用する車両ナビゲーション用のシステムについて説明する。第1図において、
MotorolaInc、、 Microcomputer Division
MarketingDepartment、 MS DW283.29005
orth Diabl。
W a y 、丁empe、 AZ 850282から入手可能なMVME14
7SA−2VMEコンピュータ・ボードを採用する、ファジィ推論を具備するナ
ビゲーション・コンピュータ102の物理的なプラットフォームを示す。このシ
ングル・ボード・コンピュータまたはCPU 103は、68882不動小数点
コプロセッサ付き32MHz68030と、32MBのDRAMと、バッテリ・
バックアップ方式のリアルタイム・クロック・カレンダとを備えている。VME
バス105は、他のさまざまな機能をCPU 103に結合する経路である。他
のマイクロプロセッサやプラノトフォームもこの用途に適している。
SC5Iバス・インタフェース121は、CPU103からCD ROM 10
7 (Sony、 Computer PeripheralProducts
Company、 5ony Corporation ofAmerica
+2337 Jones Road 5uite 200−17Housto
n、 TX77070から入手可能なモデルCDU−541)に結合される。C
DROM107は、光デイスク上に保存されたデジタル地図を読み込む。
Honeywel1社のM I CROS W I T CHd i v i
s i o n i nFreeport、 l1linoisから入手可能な
、本例ではデジタル位置(position)センサであるオドメータ(odo
meter) 109が結合される。これらのセンサの一つは2本の非パワー・
ホイールのぞれぞれに取付けられ、XYCOM Inc、 75ONorth
Maple Road、 5aline、 Ml 48176から入手可能なX
VME−203カウンタ・モジュールに結合され、V M Eノくス105によ
ってCPU 103に接続される。このカウンタ・モジュール111は、オドメ
ータのパルスを捕捉する。
オドメータ109はタイヤの回転ともにパルスを出力し、それぞれの車輪によっ
て移動した距離を表示する。
Motorola Inc、 Government Electronics
Group。
5cottsdale、 AZ 85252から入手可能なGPS受信機103
であるEAGLE Vlllは、R3−232ポート123を介してCPUI
l 3に結合される。GPS受信機113は、車両位置情報を与える。
車首方位(heading)情報を与えるフラックス・ゲート・コンパス115
は、X Y COM I n c 、 750 N o r t h M a
p I eRoad、 5aline、 MI 48176から入手可能なXV
ME−500アナログ入カモジユール117に結合され、VMEバス105によ
ってCPU I O3に接続される。フラックス・ゲート・コンパス115は、
Etak Inc、、 14300°Br1enDrive、 Menlo P
ark、 CA 94025から入手可能である。
ポータプル・コンピュータまたはランプトップ・コンピュータ131は、R5−
232Cポートを介してCPU 102に結合される。このラップトツブ・コン
ピュータ131は車両オペレータすなわちドライバから入力を受け取り、関連ナ
ビゲーション情報を表示するために用いられる。
Apple Computer Inc、、 20525 Mariani A
venue 。
Cupertjno、 CA 95014から入手可能なアンプル・マツキント
シュPCが採用される。
CPU103は、Togai Infralogic、 Inc、 30Cor
poral Prk、 5uite 1071rvin、 CA 92714か
ら入手可能なソフトウェアを用いて、IBM PCホスト・コンピュータ上で開
発された推論ソフトウェアを実行する。
このソフトウェアは、ファジィC開発システムという。メンバーシップ関数によ
って定められるファジィ・セットおよびファジィ・ルールはIBM PCホスト
を用いて導出され、ファジィC開発システムの出力は標準ANSI Cソース・
コードである。このソース・コードは、MotorolaInc 、Micro
computer Division MarketingDepartmen
t、 MS DW2g3.29005outh Diabl。
Way、 Tempe、 AZ 850282から入手可能なM68NNTBG
HCSYSTEM V/68 GREEN HILLSC−68000コンパイ
ラを用いてコンi(イルされる。このコンパイラの出力は、アプリケーションを
実行するためレニCPU103上に展開される。他の組み込み型(embedd
ed)ソフトウェア・エミュレーションも利用できること番よもちろんである。
別のファジィ推論システムのプラントフオームには、ファジィ・マイクロコント
ローラ、ファジィ・コプロセッサ、アナログ演算回路、デジタル・コンピュータ
回路、光コンピュータ、空間光変調器およびホログラム(hologram)な
どが含まれるオドメータ。
第2図において、経路ガイダンスのシナリオを示す。参照番号201は所望の操
縦位置を表す。参照番号203(よ、所望の操縦位置201に極めて近し)位置
を表す。参照番号205は、車両の初期位置を示す。以下で説明するシナ1ノ才
では、車両が205によって表される位置力)ら所望の操縦位置201に向かっ
て移動する際のガイダンス指示を示す。
車両位置はフラックス・ゲート・コンi(ス115.オドメータ109.GPS
受信機123(こよって13定される。
車間の速度は、オドメータ109によって判定される。他のセンサ構成でも車両
位置および車間速度情報力で(辱られることが当業者に理解される。所望操縦の
位置は、ファジィ推論を有するナビゲーション・コンピュータ101内の経路プ
ラニング・メカニズムによって与えられる。好適な実施例の説明では、経路プラ
ニング装置の詳細は重要ではない。本明細書と同じ出願日に出願され、モトロー
ラ社に譲渡された前述の米国特許出願路07/786867号AVEHICLE
ROUTE PLANNING SYSTEM、Seymouret、 al
、で説明するような経路プラニング・メカニズムは、CDROMI O7の地図
データベースから車間操縦位置を与える。ドライバは、起点位置、目的地を表す
情報をラップトツブ・コンピュータ131に入力する。
ファジィ推論を有するナビゲーション・コンピュータ101は、現在の車両位置
を検出して、経路プラニング装置から操縦の位置を判定して、これら2つの位置
間の距離差を生成することにより、車間経路ガイダンス・タスクを開始する。こ
の比較の結果に基づいて、ファジィ推論付きナビゲーション・コンピュータ10
1はガイダンス指示を車両オペレータに与える。この指示は、CPU 103に
よって生成され、VMEバス105上でデジタル/アナログ・モジュール119
に出力される音声コマンドによって与えられ、増幅器125.スピーカ127を
介して、車両のドライバに伝達される。もちろん、他の実施例では、ラップトノ
ブ・コンピュータ131のディスプレイ131または他のディスプレイ・メカニ
ズムを利用してガイダンス指示の視覚的表示を含むことができる。
車両の初期位置205と、所望の操縦位置201を考慮して、ファジィ推論付き
ナビゲーション・コンピュータ101は距離差250メートルを発生する。第3
図において、250メートル(301)は[長い(Long)Jおよび「あまり
長くない(Not Very Long)Jファジィ・セットと交差して、真理
値0.8 (303)を生成し、また「非常に長い(Very Long)Jお
よび[長くない(Not Long)Jと交差して、真理値0・2(305)を
生成し、また「短い(Short)J 、r非常に短い(Very 5hort
)Jおよび[短すぎる(Too 5hort)Jと交差して、真理値0(309
)を生成する。他の考慮要因は車間の速度である。車両は秒速13.5メートル
で移動している。第4図において、秒速13.5メートル(401)は「早い(
Fast)Jファジィ・セット403と交差し、真理値は0.8 (405)と
なり、「非常に早い(Very Fast) J ファジィ・セットと交差して
、真理値は0(407)となり、「遅くない(Not Slow)Jファジィ・
セットと交差して、真理値は1.0 (409)となり、[遅い(Slow)J
ファジィ・セットと交差して、真理値は0(407)となる。
経路ガイダンス指示のタイミングの便宜性は、[早すぎる(Too Early
)J、r遅すぎる(Too Late)Jおよび「適切(Rjght)な」時間
などの時間のメンバーシップ関数を利用することにより向上させることができる
。ファジィ・ルール・セットを記述する表1から、どのファジィ認識ルールが選
択可能か、および行動を選択するためにどのファジィ・ルールが適用されるかさ
らに理解することができる。
例えば、以下のルール・セットは[警告にはあまり早すぎない(Not Too
Early for Warning)Jおよび「指示報知には遅すぎる(G
etting Too Late for InstructionAnnou
ncement)J条件に対する真理値を導出する。
ただし、頂文字が大文字の項目はファジィ・セントを表すメンバーシップ関数で
あり、すべてが大文字の項目はルールを記述する形式的な言語演算子である。
表1
A、 もし、分岐点までの距離が短い
かつ、もし、車間速度が遅くない
ならば、時間は警告にはあまり早すぎない(IF the distance
to the 1ntersection Ishort
AND IF the vehicle 5peed Is Notlow
THEN time IS Not Too Early for Warni
ng)B、 もし、分岐点までの距離が長くないかつ、もし、車間速度が速い
ならば、時間は警告にはあまり早すぎない(IF the distance
to the 1ntersection l5Not Long
AND IF the vehicle 5peed Is FastTHEN
time Is Not Too Early For Warning)C
0もし、分岐点までの距離があまり長くないかつ、もし、車両速度がとても速い
ならば、時間は警告にはあまり早すぎない(IF the distance
to the 1ntersection l5Not Very long
AND IF the vehicle 5peed IS Veryast
THEN time Is Not Too Early For Warni
ng)D、 もし、分岐点までの距離がとても長いかつ、もし、車両速度が遅く
ない
ならば、時間は指示報知には遅すぎる
(IF the distance to the 1ntersection
l5very 5hort
AND IF the vehicle 5peed Is Notlow
THEN time Is Gecting Too Late ForIns
truction Announcement)E、 もし、分岐点までの距離
が短い
かつ、もし、車間速度が速い
ならば、時間は指示報知には遅すぎる
(IF the distance to the 1ntersection
TShort
AND IF the vehicle 5peed Is FastTHEN
time IS Getting Too Late ForInstruc
tion Announcement)F、 もし、分岐点までの距離が長くな
いかつ、もし、車間速度がとても速い
ならば、時間は指示報知には遅すぎる
(IF the distance to the 1ntersection
l5Not Long
AND IF the vehicle 5peed Is Veryast
THEN time Is Getting Too Late For夏ns
tructionAnnouncement)表2
G、 もし、操縦分岐点に到着する時間は警告にはあまり早すぎない
かつ、もし、中間に他の分岐点がない
ならば、時間は指示報知に適切である
(IF the time to reach the manoeuvrei
ntersection Is Not Too Early For War
ningAND IF no other 1ntersection Is
inbetween
THEN the time Is Right For Instructi
onAnnouncement)
Hl もし、操縦分岐点に到着する時間は警告にはあまり早すぎない
かつ、もし、中間に他の分岐点がある
ならば、時間は指示報知に適切である
(IF the time to reach the manoeuvrei
ntersection Is Not Too Early For War
ningAND IF there Is another 1ntersec
tionin between
THEN the time Is Right For Instructi
onAnnouncement)
■、 もし、操縦分岐点に到着する時間は警告にはあまり早すぎない
かつ、もし、準備警告が報知されているかつ、もし、最後の中間分岐点を通過し
ている
ならば、時間は指示報知に適切である
(IF the time to reach the manoeuvrei
ntersection IS No+ Too Early For War
ningAND IF a preparation warning has
been announced
AND IF the 1ast in−betweenintersecri
on has been passedTHEN the time Is R
ight For InstructionAnnouncement)
J、 もし、操縦分岐点に到着する時間は警告にはあまり早すぎない
かつ、もし、中間に他の分岐点がある
かつ、もし、準備警告が報知されているかつ、もし、指示報知には遅すぎ
る
ならば、時間は別の分岐点の警告と共に指示報知に適切である
(IF the time to reach the manoeuvrei
ntersection Is Not Too Early For War
ningAND IF there Is another 1ntersec
tionin between
ANDIFapreparationwarninghas been ann
ouncedAND IF it Is Get目ng To。
Late For InstructionAnnouncement
THEN the time Is R4ghtFor Instructio
nAnnouncement with Warning of Additi
onalIntersections)
表1におけるルールの後件すなわちrTHENJ節は、表2における認識すなわ
ちrIFj節の前件であることに留意されたい。例えば、表1のルールAの後件
節は、表2のルールGによって認識される「警告にあまり早すぎない」の真理値
を生成する。
第5図は、1述の例でどのルールが選択されるかを説明し、ファジィ・セントの
真理値と共に、車両速度と距離差のファジィ変数の交差を示す。経路ガイダンス
・メカニズムを説明するため、結論「警告にあまり早すぎない」527および「
指示報知には遅すぎる」529について検討する。
車両が所望の操縦位置201から250メートル(503)離れた初期位置20
5において秒速13,5メートルで移動する場合、ルールB571が選択される
。
ファジィAND演算子の適切な選択は、2つの前件メンバーシップ値、すなわち
速度および距離の平均値である。
ファジィ後件の真理値の非デファジィ化(defuzzification)閾
値は0.5で、後件条件を考慮するためにはこの閾値を越えなければならない。
ルールB571において、速度は一定であり、同時に所望の操縦位置201まで
の距離は次第に短くなるので、この真理値に達するとこの0.5の閾値をすぐに
越えてしまう。2つの真理値515,519の平均値が0.5 (517)を越
えると、゛警告にあまり早すぎない」が示される。この条件はルールHと、その
後件「時間は準備警告に適切である」をトリガする。この時点で、「右折の準備
」のガイダンス指示が発せられる。この特定のメソセージの根拠は、秒速13゜
5メートルで移動する場合、この時点でドライバに操縦指示が通知されるためで
ある。車両は速すぎて、所望の操縦位置201付近の位置203以降でターンを
報知するために待つことができない。この例では、ドライバは車両速度を減速し
ないと仮定する。
車両が所望の操縦位置201から100メートル(505)離れた位置211に
近づくにつれて、ルールE569からの真理値018(521)および0.2
(525)の平均値は値0.5 (523)よりも大きい値になり、「指示報知
には遅すぎる」529を開始する。この条件はルールJをトリガし、この時点で
「2番目の分岐点で右折」のガイダンス指示が発せられる。
もちろん、操縦の困難またはその程度を考慮し、この操縦の困難またはその程度
に基づいて早期警告するため交信のタイミングを変更することは当業者に明白で
ある。この例として、より一般的な90度の右折ではなく、135度の右折が考
えられる。
また、後件の真理値のデファジィ化閾値がドライバに化せられる事故リスク制限
またはストレス制限に依存することを考慮することは明白である。これらの依存
はメンバーシップ関数として決定することができる。例えば、ドライバのストレ
ス制限が低いことは、「指示には遅すぎる」の真理値の閾値が低いことを表す。
特定の単画の個性(vehicle personality)または動的性能
および/または人間すなわちドライバの希望条件も考慮できることはもちろんで
ある。これらの属性は真理値としてランプトップ・コンピュータ131に入力す
ることができる。ファジィ推論付きナビゲーション・コンピュータ101によっ
て分類することにより、これらの属性はドライバの目的を十分に利用するルール
・セットを選択することができる。
以上、ドライバの希望条件および速度や性能機能などの単画パラメータを考慮し
て、これらの考慮事項に基づいて柔軟なガイダンス指示を出力する経路ガイダン
ス・システムについて説明した。
第1図
第2図
第3図
第4図
Claims (10)
- 1.車両位置を検出する手段; 予定車両操縦の位置を判定する手段; 前記検出された車両位置と前記判定された位置とを比較して、前記検出された車 両位置と前記判定された位置との間の距離を示す距離差を発生する比較手段;前 記距離差に応答し、ガイダンス指示を決定するモデル独立型手段;および 前記ガイダンス指示を車両の運転者に伝える手段;によって構成されることを特 徴とする車両経路ガイダンス・システム。
- 2.車両速度を判定する手段;および 前記判定された車両速度を前記モデル独立型手段に結合する手段であって、前記 モデル独立型手段はガイダンス指示を決定するため前記判定された車両速度を含 む結合手段;をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項1記載の車両経 路ガイダンス・システム。
- 3.運転者の希望条件選択を受け取る手段;および前記受け取られた運転者希望 条件選択を前記モデル独立型手段に結合する手段であって、前記モデル独立型手 段はガイダンス指示を決定するため前記受け取られた運転者希望条件選択を含む 結合手段; をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項1記載の車両経路ガイダンス ・システム。
- 4.車両の個性を判定する手段;および前記判定された車両の個性を前記モデル 独立型手段に結合する手段であって、前記モデル独立型手段はガイダンス指示を 決定するため前記判定された車両個性を含む結合手段; をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項1記載の車両経路ガイダンス ・システム。
- 5.ガイダンス指示を決定する前記モデル独立型手段は、前記ガイダンス指示を 前記車両の運転者に伝えるタイミングを決定するモデル独立型手段をさらに含ん で構成されることを特徴とする請求項1記載の車両経路ガイダンス・システム。
- 6.操縦の困難さを判定する手段;および前記判定された操縦の困難さを前記モ デル独立型手段に結合する手段であって、前記モデル独立型手段はガイダンス指 示を決定するため前記判定された操縦の困難さを含む結合手段; をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項1記載の車両経路ガイダンス ・システム。
- 7.前記モデル独立型手段は、前記比較する手段に結合され、前記距離差を少な くとも一つのファジィ・セットに分類し、前記ファジィ・セット内の前記距離差 のメンバーシップに相当する少なくとも一つのファジィ・ルールを選択し、前記 少なくとも一つのファジィ・ルールに応答してガイダンス指示を決定するファジ ィ推論手段をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項1記載の車両経路 ガイダンス・システム。
- 8.差動オドメータおよび車両位置を検出するフラックス・ゲート・コンパス; 予定車両操縦の位置を判定する経路プラニング装置;前記検出された車両位置と 前記判定された位置とを比較して、前記検出された車両位置と前記判定された位 置との間の距離を表す距離差を発生する比較手段;前記比較手段に応答し、前記 距離差を少なくとも一つのファジィ・セットに分類し、前記ファジィ・セット内 の前記距離差のメンバーシップに相当する少なくとも一つのファジィ・ルールを 選択し、前記少なくとも一つのファジィ・ルールに応答してガイダンス指示を決 定するファジィ推論手段;および 前記ガイダンス指示を前記車両の運転者に伝える手段;によって構成されること を特徴とする車両経路ガイダンス・システム。
- 9.車両位置を検出する段階 予定車両操縦位置を判定する段階; 前記検出された車両位置と前記判定された位置とを比較して、前記検出された車 両位置と前記判定された位置との間の距離を表す距離差を発生する段階;前記比 較する段階に応答して、ガイダンス指示を決定するためモデル独立型解析を行な う段階;および前記ガイダンス指示を前記車両の運転者に伝える段階;によって 構成されることを特徴とする車両経路ガイダンス方法。
- 10.車両位置を検出する段階; 予定車両操縦位置を判定する段階; 前記検出された車両位置と前記判定された位置とを比較して、前記検出された車 両位置と前記判定された位置との間の距離を表す距離差を発生する段階;前記比 較する段階に応答して、前記距離差を少なくとも一つのファジィ・セットに分類 し、前記ファジィ・セット内の前記距離差のメンバーシップに相当する少なくと も一つのファジィ・ルールを選択し、前記少なくとも一つのファジィ・ルールに 応答してガイダンス指示を決定するため、ファジィ推論を行なう段階; 前記ガイダンス指示を前記車両の運転者に伝える段階;によって構成されること を特徴とする車両経路ガイダンス方法。
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