WO2014125754A1 - 車両軌跡算出方法 - Google Patents

Abstract

　ＧＰＳ信号の不測区間の軌跡を精度良く算出する技術を提供する。一実施形態によれば、ＧＰＳ受信機（２）、ジャイロ（３）、加速度センサ（４）と、車速センサ（５）により所定時間間隔で車両走行情報を測定する。制御装置（１）により、この車両走行情報から走行軌跡を算出する。ＧＰＳ信号の不測区間を予め設定あるいは角加速度から判定して設定する。制御装置（１）は、不測区間以外で安定したＧＰＳ信号に基づいて軌跡を算出する。制御装置（１）は、ＧＰＳ信号が不安定となる区間を不測区間とし、Ｎ次近似で補間処理をする。制御装置（１）は、不測区間では、ドリフト判定をしてドリフト状態でないときには推測航法で補間処理を行い、ドリフト状態ではＮ次近似で補間処理をする。

Description

車両軌跡算出方法 関連出願の相互参照

　本出願は、２０１３年２月１８日に出願された日本国特許出願２０１３－２９０３３号に基づくものであり、ここにその開示を参照により援用する。

　本開示は、車両軌跡算出方法に関する。

　道路を走行する車両の軌跡を算出するものとして、ＧＰＳ受信機で受信するＧＰＳ信号を用いたものがある。しかし、ＧＰＳ信号に基づいて算出された位置情報はＧＰＳ衛星からの電波の状態によりその精度が大きく変化することがある。特に、車両が電波を受信困難な場所を通過する場合には、電波遮断状態あるいはこれに近い状況となっているので、ＧＰＳ信号による測位そのものができなくなることがあり、位置を算出することができない。

特開２００４－２５１８２２号公報

　本開示は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、車両の走行により取得した車両走行情報に基づいて車両軌跡を算出する場合に、ＧＰＳ信号が正常に受信できない場合でも走行軌跡を算出することができるようにした車両軌跡算出方法を提供することにある。

　本開示の一例の車両軌跡算出方法は、走行中の車両のＧＰＳ受信機により所定時間間隔で受信したＧＰＳ信号に基づいて走行経路における車両の走行軌跡を算出するようにした車両軌跡算出方法であって、ＧＰＳ信号に基づいた走行軌跡が正常に算出できない不測区間では、不測区間の前後の区間について算出した走行軌跡に基いて補間処理を行なって不測区間内の走行軌跡を算出する。

　このような車両軌跡算出方法によれば、車両に設けられたＧＰＳ受信機により走行中にＧＰＳ信号を受信して走行経路における車両の走行軌跡を算出する場合に、ＧＰＳ信号の受信状態が何らかの原因により走行軌跡を正常に算出できない場合があり、これを不測区間とする。この不測区間における車両の走行軌跡は、その不測区間の前後の区間について算出した走行軌跡に基いて補間処理を行うことで、近似的に得ることができる。

　本開示についての上記および他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照した下記の詳細な説明から、より明確になる。添付図面において
図１は、一実施形態を示す車両データから車両の軌跡を算出する処理の流れを示す図である。 図２は、走行中の車両の状態を示す車両情報を取得するための構成図である。 図３は、不測区間の地形と車両の軌跡を示す説明図である。 図４は、ドリフト判定を行う場合の信号の出力例を示す図である。 図５は、不測区間を走行した車両の軌跡の方位のデータとＧＰＳ信号により算出した補間データを示す図である。 図６は、角加速度が異常値を示す場合の例を示す図である。

　以下、本開示の一実施形態について図１から図６を参照して説明する。なお、この実施形態では、車両の走行時に検出した車両走行情報に基いて、演算処理を行うことで車両軌跡を検出するもので、車両走行情報の取得および演算処理について以下に説明するものである。

　図２は、車両走行情報を取得するための構成を示している。車両には、推測航法による走行軌跡および車両方位を計算するための制御装置１が備えられている。制御装置１は、ＣＰＵ１１を中心としてメモリ１２や入出力インターフェースなどが設けられる構成である。制御装置１のＣＰＵ１１は、メモリ１２（記憶媒体）に記憶されたプログラムに基づき、様々な処理を行うことができる。この制御装置１には、ＧＰＳ受信機２、ジャイロ３、加速度センサ４、車速センサ５などが接続され、各種のデータが入力される。

　ＧＰＳ受信機２は、ＧＰＳアンテナ２ａにより複数個のＧＰＳ衛星からの電波を受信して位置情報や速度情報を検出するためのＧＰＳ信号を得る。ジャイロ３（ヨーレートセンサとして機能可能）は、車両の垂直方向での旋回の情報を角速度のヨーレート値ｙｒ＿ｇｙとして取得する。加速度センサ４（横加速度センサとして機能可能）は、車両の横方向加速度ｇｙを検出する。車速センサ５は、車両の走行速度ｖのデータを取得する。

　上記した各種データは、例えば１００ｍｓ(ミリ秒)間隔でサンプリングされ、これを車両走行情報として不揮発性メモリなどにデータログをする。この場合、データをサンプリングする時間間隔は、１００ｍｓ間隔以外に、これよりも短くても良いし、長くても良い。時間間隔を短くすれば車両方位の検出を精度良く行え、長くすれば演算処理を短時間で実施することができる。

　このようにして取得された車両走行情報に基づいて制御装置１により車両の軌跡を算出する。なお、図２の構成では、車両の軌跡を制御装置１により算出する構成としている。この実施形態では前述のようにして車両走行情報を取得した後に、その車両走行情報に基づいて車両の軌跡を算出するものであり、車両走行情報の検出タイミング毎に車両の軌跡を算出する処理を行うのではない。したがって、前述の不揮発性メモリなどに一旦車両走行情報を蓄積して記憶させたものを、制御装置１ではなく、別途にマイコンやパソコンなどの演算手段を用いて算出処理をすることもできる。

　次に、上記構成において取得される車両走行情報に基づいて車両の軌跡を算出する過程について説明する。まず、一般的なナビゲーション装置では、ジャイロ３により検出されるヨーレート値や車速センサ５により検出される車速情報により推測航法を用いて自車の軌跡を算出してマップマッチング処理が行われる。

　しかし、例えばサーキット等において極限走行が行われることを想定すると、車両がドリフト走行などを行う場合には推測航法では実際の挙動と異なる軌跡を描く場合がある。そこで、この実施形態においては、制御装置１により、基本的にはＧＰＳ受信機２から得られるＧＰＳ信号に基づいて車両軌跡を算出することで上記した誤差を解消させるようにしている。

　そして、この基本前提において、ＧＰＳ信号が正常に軌跡を算出できなくなる不測区間が発生することがある。例えば、ビル等による電波の状態によりその精度が大きく劣化することがある。絶対位置で言うと走行経路の環境によって電波が建物などによって反射するなどの現象があり、結果的にマルチパスの影響で約１００ｍ程度の区間において劣化が発生することがある。

　しかし、サーキット走行等では、道路近傍にビル等の建物があまり存在せず、全般的に比較的受信環境が良い状況である。そして、立体交差が存在するサーキットにおいては、立体交差の下側の道路通過等では短時間の電波環境の劣化が発生するものの、前後の区間においては車両の走行軌跡を算出することができる。そこで、このような環境では、電波環境が劣化する区間では、前後の走行軌跡の情報により補間処理を行なって走行軌跡を算出することができる。これは、走行中に取得した上記車両走行情報に基づいて、事後に走行軌跡の算出する処理を実施することで補間を実施できるからである。

　なお、ここで実施する補間処理は、不測区間の前後の区間において検出された車両の位置データに基いて、不測区間のデータをＮ次近似より算出することができる。また、ＧＰＳ信号から得られる角速度と速度のデータに要素分解した結果をそれぞれＮ次近似して算出した後に補正した位置へ変換しても良い。この算出方法については後述する。

　なお、上記方法により補間処理を行う場合に、前後の区間のデータからでは推測できない走行をされた場合、その軌跡を再現できない場合がある。そこで、このような不測区間での補間処理では、推測航法による軌跡の算出処理も併用することで精度の向上を図るようにしている。ＧＰＳ信号を受信できない場合でも、前述した車両走行情報を取得していることで、不測区間内の走行に関する情報を利用することができる。

　一方で、このような推測航法を採用する場合には不向きな走行状態があり、この場合にはやはり前後の走行軌跡の算出結果に基づいて補間処理をする。例えば、ドリフト走行がなされている場合には、推測航法による軌跡の算出は逆に誤差を生ずることとなる。そこで、不測区間における推測航法の適用は、ドリフト走行が行われていないことを条件とするものである。

　次に、本実施形態における車両の軌跡の算出処理について図１を参照して説明する。また、ここでは、例えば、図３に示すようなサーキットの立体交差部を含んでいる走行経路を走行した場合で説明する。このような立体交差部の下側の道路を走行する場合には、上側の道路によりＧＰＳ電波が遮られて劣化する。そこで、この立体交差部とその前後の一定距離を含む区間を不測区間として設定している。不測区間設定のための前後の一定距離の範囲は、受信するＧＰＳ信号の受信レベルを考慮して適宜の距離に設定することができる。

　なお、不測区間として該当するのは、上記した立体交差の下側の道路以外に、走行する道路の環境に起因した環境要因区間に相当するものが存在する区間である。このような環境要因としては、例えばトンネル内、ゲートの下、橋の下、アーケード、高層ビル街、溝内に敷設されている道路、あるいは路側に壁面が形成されている道路などのさまざまな場所が該当する。したがって、これらの環境要因が存在する場合には、この部分を含めた前後の所定範囲を不測区間として設定することができる。

　制御装置１は、前記したように、車両が走行した際に取得して記録された情報に基いて、車両の走行軌跡を算出する。この場合、制御装置１は、まず、各時刻の車両位置において車両が不測区間に進入しているか否かを判定する（Ｓ１）。ここで、走行経路の大部分においては、ＧＰＳ信号を取得して軌跡を算出することができるが、不測区間では後述する補間処理が必要となる。

　制御装置１は、不測区間に進入していない場合（Ｓ２でＮＯと判断）には、その時点での角加速度を算出する（Ｓ３）。ここでは、前述したように、制御装置１は、走行中の角加速度を算出してその大きさが異常レベルを示す閾値以上となる場合にＧＰＳ信号が乱れていると判断してこのような区間を不測区間として判定する。そして、角加速度の値が閾値以下である場合（Ｓ４でＹＥＳと判断）には、ＧＰＳ信号の劣化が発生していないとして、ＧＰＳ信号に基づいて通常の軌跡算出処理を実施する（Ｓ５）。

　以下、次の時刻の車両位置についても、制御装置１は、上記と同様に算出処理を行う。そして、車両の位置が不測区間に進入している場合には、制御装置１は、ステップＳ２でＹＥＳと判断して続いてドリフト判定処理を実施する（Ｓ６）。

　不測区間における車両の軌跡の算出は、ＧＰＳ信号のレベルが低下しているか不安定になっている状態などで、ＧＰＳ信号による算出が精度良くできない。そこで、この不測区間では、制御装置１は、状況に応じてその不測区間の前後の軌跡から位置情報を補間して算出する。この場合、不測区間での車両の走行状態として、ドリフト状態が発生していない場合には、ジャイロ３などのヨーレート値を用いて推測航法を適用することで補間処理よりも精度の高い軌跡を算出することができる。そこで、後述するドリフト判定を行なって推測航法が適用可能な否かを判定するものである。

　まず、ドリフト判定処理（Ｓ６）でドリフト状態が発生していない場合（Ｓ７でＮＯと判断）には、制御装置１は、推測航法による補間処理を実施する（Ｓ８）。制御装置１は、不測区間の前後の軌跡のデータと、不測区間内で検出されたジャイロ３によるヨーレート値などのデータに基いて不測区間内の各測定点に対応して軌跡を算出する。

　一方、不測区間においてドリフト状態と判定されている場合（Ｓ７でＹＥＳと判断）には、推測航法を用いると車両のドリフトによる誤差が発生する。そこで、制御装置１は、ＧＰＳ信号から算出した不測区間の前後の軌跡のデータに基づいて補間処理を行う（Ｓ９）。この場合、不測区間の前後の所定範囲の軌跡のデータから曲線近似を用いることが有効で、例えばＮ次（３次以上）近似を適用して不測区間内を滑らかにつなぐように補間データを算出することができる。

　制御装置１は、以上のような処理を繰り返し実行することで、走行経路の軌跡を実際の走行軌跡に近い走行軌跡として算出することができる。特に、ＧＰＳ信号が乱れて走行軌跡が正しく算出できない不測区間内においても、補間処理を行ったり、推測航法を用いたりして走行軌跡を正確に算出することができる。

　なお、制御装置１は、各測定点について逐次的に軌跡算出処理を行うのではなく、不測区間あるいは角加速度が閾値以下となる場合の軌跡については先にＧＰＳ信号に基づいた算出処理（Ｓ５）を行い、軌跡が算出されていない経路について別途軌跡算出処理を実行して不測区間と角加速度が閾値以上となる場合に設定される不測区間について軌跡の算出処理がなされる。

　次に、上記した図１のステップＳ６におけるドリフト判定処理について説明する。ここでは、ドリフト走行のような極限走行をする場合は、車両の軌跡をジャイロ３から出力されるヨーレート値の信号に基づいて算出することができる。

　ドリフト判定処理では、横方向加速度ｇｙ[ｍ／ｓ２]、ジャイロ３によるヨーレート値ｙｒ_ｇｙ[°／ｓ]、車速ｖ[ｍ／ｓ]の関係を示す算出式を用いる。算出式に各時点でのデータを代入してその関係式を満たさない状態をもってドリフト状態を判定するものである。

　ドリフト判定式は、次式で示す関係を基準としている。すなわち、ドリフトが発生していないグリップ状態では、ジャイロ３により検出されるヨーレート値ｙｒ＿ｇｙは横方向加速度ｇｙを車速ｖで除した値に等しくなるから、次式（１）の関係が成立している。

　ｙｒ＿ｇｙ＝ｇｙ／ｖ　　　（１）
　　　ｙｒ＿ｇｙ：ヨーレート値（［°／ｓ］、［ｄｐｓ］）
　　　ｖ：車速［ｍ／ｓ］
　　　ｇｙ：横方向加速度センサ値［ｍ／ｓ２］
　一方、ドリフト状態では式（１）の関係が崩れるので、両者の差を算出して判定値以上となるときにドリフト状態を判定することができる。この場合、ヨーレート値ｙｒ＿ｇｙをラジアン値ｙｒに変換してから両者の差の値ωを式（２）で求める。加速度の差の値ωを、式（３）に示すような重力加速度Ｇ（＝９．８［ｍ／ｓ２］）を基準とした値ω＿ｇｙに変換する。

　ｙｒ＝（ｙｒ＿ｇｙ）×２π／３６０［ｒａｄ／ｓ］
　ω＝ｇｙ－（ｙｒ×ｖ）　　（２）
　ω＿ｇｙ＝ω／９．８　　　（３）
　この場合、算出したω＿ｇｙの値は、検出出力を直接変換したものなので、ばらつきが大きい。そこで、ω＿ｇｙの値をバタワースフィルタなどのローパスフィルタを介して高周波成分をカットするように変換した値Ｔ（式（４））によって判定を行う。

　Ｔ＝（ｂ０＋ｂ１ｚ－１＋ｂ２ｚ－２＋ｂ３ｚ－３＋ｂ４ｚ－４）／
　　　（１＋ａ１ｚ－１＋ａ２ｚ－２＋ａ３ｚ－３＋ａ４ｚ－４）　　　　（４）
　上記のようにして得られた値Ｔをドリフト判定基準値（例えば０．２）と比較してこれ以上となる差が発生している場合にドリフト状態を判定する。図４は時間の経過と共に検出される検出値ω＿ｇｙとフィルタ出力Ｔの変化の様子を示している。検出値ω＿ｇｙが時間と共に細かく変動しているのに対して、フィルタ出力Ｔはその高い周波数成分を除去した少ない変動で得ることができ、これによって正および負のドリフト判定値以上となる状態を判定する。

　そして、上記のようにしてドリフト状態を判定した場合には、不測区間における車両の軌跡をジャイロ３のヨーレート値ｙｒ＿ｇｙにより算出する処理（Ｓ８）に変更する。この場合、ドリフト判定をする際の判定基準値近傍で判定の切り替わりが不安定にならないようにするため、いわゆるヒステリシスを持たせる処理として、後述するように、ドリフト状態の検出開始時点と検出終了時点とで判定条件を異ならせるようにすると良い。

　さらに、実際の車両運動ではヨーレート値ｙｒ＿ｇｙと横方向加速度ｇｙと車速ｖからなる上記関係式でドリフト状態を判定する時点よりも早い段階で１０[°／ｓ]以下の誤差が算出されてしまうことがある。そこで、ヨーレート値ｙｒ＿ｇｙそのものがある閾値レベルに達した場合も、ドリフト判定をすることによりその誤差を低減する。

　具体的には、次のようにして判定する。なお、ここではドリフト判定が判定値近傍で不安定にならないようにするため、ドリフト状態の検出開始時点と検出終了時点とで判定条件を異ならせるようにしている。また、ドリフト状態の終了判定については、判定条件を満たす状態が一定時間（例えば１秒）継続する状態を判定し、これによりドリフト状態の終了を判定するようにしている。

　ドリフト状態の検出開始時点の判定条件は、前述した式（４）に示すバタワースフィルタを介して高周波成分をカットするように変換した値Ｔの絶対値が０．２以上となる時点を式（５）に示す第１条件とする。また、時刻ｔでジャイロ３により検出される車両方位の相対車両方位ＤＲrelＤ（ｔ）の値が、前回の時刻ｔ－１の時点での相対車両方位ＤＲrelＤ（ｔ－１）の値と角度にして１０度以上ずれているかどうかを式（６）に示す第２条件としている。そして、第１条件あるいは第２条件のいずれかが検出された時点でドリフト状態を判定する。

　｜Ｔ（ｎ）｜≧０．２　　　（５）
　｜ＤＲrelＤ（ｔ）－ＤＲrelＤ（ｔ－１）｜≧１０［ｄｐｓ］　　　（６）
　また、同様にして、ドリフト状態の検出終了時点の判定条件は、前述した式（４）に示すバタワースフィルタを介して高周波成分をカットするように変換した値Ｔの絶対値が０．１以下となる時点を式（７）に示す第１条件とする。また、時刻ｔでヨーレート値ｙｒ＿ｇｙにより検出される車両方位の相対車両方位ＤＲｒｅｌＤ（ｔ）の値が、前回の時刻ｔ－１の時点での相対車両方位ＤＲrelＤ（ｔ－１）の値と角度にして１０度以内になる
ことを式（８）に示す第２条件としている。前述のように、ドリフト状態の終了判定は、第１条件および第２条件のいずれも満たす状態が１秒継続したことを条件としている。

　｜Ｔ（ｎ）｜≦０．１　　　（７）
　｜ＤＲrelＤ（ｔ）－ＤＲrelＤ（ｔ－１）｜≦１０［ｄｐｓ］　　　（８）
　上記した式（５）と式（７）では、ドリフト判定値が異なり、次式（９）で示す範囲では、ヒステリシス領域として判定結果が不安定になることを防止している。

　０．１＜｜Ｔ（ｎ）｜＜０．２　　　（９）
　以上のようにして、式（５）～（９）の第１条件および第２条件を用いてドリフト判定を行うことで、車両のドリフト状態の開始時点の判定および終了時点の判定を確実にし、且つ車両の軌跡を正確に検出することができる。

　次に、不測区間における車両の軌跡を、不測区間の前後の区間においてＧＰＳ信号により算出した軌跡からＮ次近似による補間処理により算出する方法について説明する。補間処理をする区間は、不測区間あるいは角加速度が閾値以上となる区間と判定される場合に適用するものである。

　なお、不測区間が予め設定されている場合には、その不測区間を補間区間とすることができる。また、角加速度が閾値以上となる場合に設定される不測区間については、後述するようにして補間区間を算出してから補間処理を行う。

　補間区間が算出されると、その補間区間の前後の所定期間の軌跡のデータを用いて近似計算を行う。ここでは、例えば前後の１．５秒間の期間の走行軌跡のデータを用いて、Ｎ次の近似線を算出して補間処理を行う。

　具体的には、補正区間のデータを、補正区間の前後の１．５秒間のデータで、速度Ｖ、方位θについて３次の近似補正を実施し、補正後の速度Ｖｃ、方位θｃを算出する。この場合、車両の軌道は円運動に近い動きとなることから、角速度と速度へ要素分解をすることで、それぞれに対して近似を用いることで精度を向上させることができる。

　速度Ｖ＝［（ＶＮ）２＋（ＶＥ）２］１／２　　（１０）
　方位θ＝ａｒｃｔａｎ（ＶＮ／ＶＥ）　　（１１）
　得られた補正後の速度Ｖと方位θとで、速度成分ＶＮｃ、ＶＥｃへ再変換する。

　ＶＮｃ＝Ｖｃ×ｓｉｎθｃ　　（１２）
　ＶＥｃ＝Ｖｃ×ｃｏｓθｃ　　（１３）
　このように、要素(角速度)により近似補間したした場合の実験結果を図５に示している。この図５に示す場合には、速度Ｖのデータが時間の進行に伴って一旦大きくなるように変化し、その後、大きく減少して再び増大するように変動している。このように異常に角速度が変化している区間を含んで不測区間が設定されており、この不測区間内の軌跡が前後の区間の軌跡のデータに基いて近似計算により算出される。算出結果は図示のとおりである。不測区間の前後の速度に対して滑らかな曲線で近似されており、補間区間のデータが推定されている。

　次に、予め設定された不測区間以外に軌跡の算出処理時に設定される不測区間（Ｓ３、Ｓ４）について説明する。これは、予め設定された不測区間について補間処理をするだけでは、次のような場合に対応できないことがあるため設定するものである。すなわち、建物や側壁などの建造物などはＧＰＳ信号の受信レベルが低下する区間であることが予め特定することができるが、樹木や不測の物体が存在して電波を乱している区間が生ずることがある。樹木などは成長することにともなって、電波を妨害する可能性が高くなるため、季節によっては問題となる状況が発生するものであり、これを不測区間として設定するものである。

　一般に、走行中の車両の方位は、ドリフト状態の発生や衝突などの急激な変化が起こっていない限り、急激な変化を生ずることはない。つまり、車両の軌跡は突然大きな変動は起こさないと言える。この点に着目し、ＧＰＳ信号の速度ベクトルより角加速度を算出し、その角加速度がある値を超えた場合は異常状態すなわちＧＰＳ信号が正常な信号として受信できていない区間であるとして不測区間として設定するようにした。

　例えば、図６に示すように、時間と共に角加速度が大きく変動する区間が生じている。この区間は、急激な軌跡の変化が生じているというより、ＧＰＳ信号の受信レベルが不安定になっていることに起因して変動を生じているものと推測できる。そこで、このような状況を算出して不測区間を設定する。

　以下、異常箇所の検出方法と補正区間の算出方法を示す。

　ｎ番目の速度ベクトルＶ（ｎ）の成分ＶＮ（ｎ）（南北方向成分）およびＶＥ（ｎ）（東西方向の成分）によって速度ベクトルＶ（ｎ）の方位θ（ｎ）を式（１４）により求めることができる。

　方　位　θ（ｎ）＝ａｒｃｔａｎ（ＶＮ（ｎ）／ＶＥ（ｎ））×１８０／π［°］
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１４）
　角速度　ω（ｎ）＝［θ（ｎ）－θ（ｎ－１）］×１０［°／ｓ］　　（１５）
　角加速度α（ｎ）＝ω（ｎ）－ω（ｎ－１）［°／ｓ２］　　（１６）
　判定式　｜α（ｎ）｜≧２０［°／ｓ２］　　（１７）
となるデータを検出する。すなわち、角加速度αの値の絶対値が２０［°／ｓ２］以上となる場合が異常区間の対象となる。不測区間としては、次の区間を設定する。

　式（１７）で検出される区間に対して、その前後のデータについて、
　α（ｎ）≧１０［°／ｓ２］　　（１８）
を満たさなくなる１秒間の区間を含めて不測区間として設定する。

　データ列を以下のように得られているとする。

　α(p-10)、…、α(p)、…、α(-1)、α(0)、α(1)、…、α(q)、…、α(q+10)
　　α(0)≧２０［°／ｓ２］
　　α(p-10)、…、α(p)、α(q)、…、α(q+10)＜１０［°／ｓ２］
　ここで、α(0)が式（１７）を満たしているとし、α(0)を含んだ上記区間中で式（１８）を満たさなくなる最初の点から１０ポイント（すなわち１秒間）を含めた区間を不測区間として設定する。これにより、始点α(p-10）、終点α(q+10)とした不測区間が得られ
る。制御装置１は、このような不測区間を検出して設定し、この不測区間について前述した補間処理を実施する。

　上記実施形態によれば次のような効果を得ることができる。

　第１に、ＧＰＳ受信機２により受信したＧＰＳ信号の受信状態が何らかの原因により走行軌跡を正常に算出できない不測区間について、制御装置１により、その不測区間の前後の区間についてＧＰＳ信号により算出した走行軌跡に基いて補間処理を行うことで、近似的に得ることができる。

　第２に、補間処理では、不測区間の前後の一定区間について算出した走行軌跡のデータを用いて不測区間内の走行軌跡をＮ次（３次以上）の近似線すなわち曲線近似を行なって算出するので、不測区間内における位置をなめらかな曲線でつないだ軌跡として得ることができる。また、この場合に、４次以上の高次の近似線を採用しなくとも、車両の走行が円軌道に近いことを踏まえて３次の近似で比較的正確な軌跡を算出することができる。

　第３に、ＧＰＳ受信機２以外に、ジャイロ３、横加速度センサ４および車速センサ５を備える構成では、不測区間におけるドリフト状態の判定を行なって、ドリフト状態である場合には補間処理を行い、ドリフト状態でない場合には、不測区間の軌跡を推測航法により算出することができる。これにより、推測航法を併用した正確な軌跡の算出処理を行うことができる。

　第４に、不測区間として走行経路の地理的条件としてＧＰＳ信号の受信レベルが低くなる場所あるいは受信レベルが乱れる場所などの環境要因区間を予め指定するようにした。これにより、制御装置１により、不測区間について走行時に取得した車両走行情報にかかわらず、不測区間の軌跡を補間処理でなめらかな軌跡でつなぐように算出することができる。

　第５に、不測区間とされる環境要因区間は、走行経路の途中の上方あるいは側方にＧＰＳ衛星からの電波を遮る構成物あるいはＧＰＳ衛星からの電波を乱す構成物が存在する区間として設定するようにした。これにより、制御装置１により、例えば立体交差の下部などで、他の領域に比べてＧＰＳ信号のレベルが低下する不測区間について走行時に取得した車両走行情報にかかわらず、不測区間の軌跡を補間処理でなめらかな軌跡でつなぐように算出することができる。

　第６に、車両の軌跡を算出することに先立って、不測区間を、ＧＰＳ信号から算出する角加速度の値に基づいて設定する不測区間設定処理を実行するようにした。これにより、不測区間として予め設定されていない場所、例えば樹木の成長などで電波環境が悪化した状態となっている場所が走行経路に存在する場合に、これを検出して不測区間として設定することができ、より正確な車両の軌跡を算出することができる。

　第７に、制御装置１により、不測区間の設定処理で、ＧＰＳ信号から算出した角加速度の値が第１の判定値（２０°／ｓ２）以上となる異常区間を検出し、検出された異常区間の前後の所定時間（１秒）の範囲を含む区間を不測区間として設定するようにした。これにより、ＧＰＳ信号のレベルが不安定となる異常区間とその境界領域の区間を含んで不測区間を設定することで、不測区間の前後の軌跡から補間処理をする際に、確実に軌道が算出できている部分を基にすることで精度の高い軌跡を補間することができる。

　第８に、補間処理では、制御装置１により、不測区間の前後の一定区間について算出した走行軌跡から、不測区間内の角速度をその要素である方位と速度とに分解してｎ次（ｎは３以上の整数）の近似線で近似して算出するので、実際の車両の走行軌跡に近い軌跡を精度良く算出することができる。

　（他の実施形態）
　なお、本開示の実施形態は、上述した一実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態を包含し、例えば、以下のように変形または拡張することができる。

　軌跡算出処理では、不測区間の判定（Ｓ２）をしてからドリフト判定（Ｓ６）あるいは角加速度の判定（Ｓ３）をする処理を実行しているが、これらの順序は変更されていても良く、条件の組み合わせが合致することで処理を決定するフローを採用するように変えることができる。

　不測区間の設定は、車両の走行前に設定することもできるし、車両の走行後で車両走行情報を取得した後に、算出処理に先立って行うこともできる。

　ドリフト判定は、必要に応じて実施すればよく、判定処理をしない場合にはＮ次近似で補間処理をすることができる。また、ＧＰＳ信号に加えて、ジャイロ３によるヨーレート値や、加速度センサ４による横方向加速度値あるいは車速センサ５による車速データを取得している場合に、それらの情報に基づいてドリフト判定を行うことができる。

　補間処理では、Ｎ次近似を３次の近似線により近似して軌跡を算出ようにしたが、４次以上の近似線を適用することもできる。

　角加速度を算出して閾値と比較する不測区間の設定処理では、閾値を適宜の値に設定することができる。検出信号とノイズのレベルとの関係から適切なレベルに設定することが有効である。

　不測区間の前後の軌跡のデータは、１．５秒間のデータを用いる例を示したが、これにかぎらず、速度や走行経路など各種の条件を考慮して適宜の時間あるいは距離のデータを用いることができる。

　ドリフト状態を判定するドリフト判定値は、車両の走行状況や道路のパターンあるいは検出信号の状態などのさまざまな要因に応じて適宜のレベルを設定することができる。同様に、ドリフト終了判定値についても適宜のレベルを設定することができる。これにより、ドリフト状態の判定の感度を高めたり、ノイズのレベルに応じて誤判定を回避したりするなどの調整を行うことができる。

　横方向加速度の差の信号ω＿ｇｙの値をバタワースフィルタにより高周波信号成分をカットするようにしたが、バタワースフィルタ以外のフィルタでも低域通過フィルタとして機能するものであれば適用できる。

　以上、本開示に係る実施の形態および構成を例示したが、本開示に係る実施の形態および構成は、上述した各実施の形態および各構成に限定されるものではない。上述した各実施の形態の一部、並びに、異なる実施の形態および構成にそれぞれ開示された技術的要素を適宜組み合わせて得られる実施の形態および構成についても本開示に係る実施の形態および構成の範囲に含まれる。

Claims (10)

1. 　走行中の車両のＧＰＳ受信機（２）により所定時間間隔で受信したＧＰＳ信号に基づいて走行経路における前記車両の走行軌跡を算出するようにした車両軌跡算出方法において、
   　前記ＧＰＳ信号に基づいた走行軌跡が正常に算出できない不測区間では、前記不測区間の前後の区間について算出した走行軌跡に基いて補間処理を行なって前記不測区間内の走行軌跡を算出する車両軌跡算出方法。
2. 　請求項１に記載の車両軌跡算出方法において、
   　前記補間処理は、前記不測区間の前後の一定区間について算出した走行軌跡を用い、前記不測区間内の走行軌跡を曲線近似処理により算出する車両軌跡算出方法。
3. 　請求項１または２に記載の車両軌跡算出方法において、
   　前記走行中の車両にヨーレートセンサ（３）、横加速度センサ（４）および車速センサ（５）が備えられ、前記ＧＰＳ信号に加えてヨーレート値、横方向加速度値、車速値を取得している場合に、
   　前記不測区間では、ドリフト判定を行ってドリフト状態が判定されない場合には前記補間処理に代えて前記ヨーレートセンサ（３）により検出したヨーレート値に基づいて走行軌跡を算出する車両軌跡算出方法。
4. 　請求項１から３のいずれか一項に記載の車両軌跡算出方法において、
   　前記不測区間は、前記走行経路の地理的条件として前記ＧＰＳ信号の受信レベルが低くなる場所もしくは受信レベルが乱れる場所を含んだ環境要因区間を予め指定する車両軌跡算出方法。
5. 　請求項４に記載の車両軌跡算出方法において、
   　前記不測区間とされる前記環境要因区間は、前記走行経路の途中の上方あるいは側方にＧＰＳ衛星からの電波を遮る構成物あるいはＧＰＳ衛星からの電波を乱す構成物が存在する区間である車両軌跡算出方法。
6. 　請求項１から５のいずれか一項に記載の車両軌跡算出方法において、
   　車両軌跡を算出することに先立って、前記不測区間を前記ＧＰＳ信号から算出する角加速度の値に基づいて設定する不測区間設定処理を実行する車両軌跡算出方法。
7. 　請求項６に記載の車両軌跡算出方法において、
   　前記不測区間設定処理は、前記ＧＰＳ信号から算出した前記角加速度の値が第１の判定値以上となる異常区間を検出し、検出された前記異常区間の前後の所定時間の範囲を含む区間を不測区間として設定する車両軌跡算出方法。
8. 　請求項２から７の何れか一項に記載の車両軌跡算出方法において、
   　ｎを３以上の整数とすると、前記補間処理は、前記不測区間の前後の一定区間について算出した走行軌跡から、不測区間内の角速度をその要素である方位と速度とに分解してｎ次の近似線で近似して算出する車両軌跡算出方法。
9. 　請求項１ないし８の何れか一項に記載の車両軌跡算出方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶した非一時的な記憶媒体。
10. 　プログラムを記憶するメモリ（１２）と、
    　請求項１ないし８の何れか一項に記載の車両軌跡算出方法を、前記メモリ（１２）に記憶されたプログラムに基づいて実行するプロセッサ（１１）と、を備える制御装置。

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