JP2004145587A - 走行車両位置推定装置および方法 - Google Patents

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柿崎 博之
Toru Okita
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Abstract

【課題】車両感知器を使用することなく、精度よく走行車両の位置を推定可能な走行車両位置推定装置および方法を提供する。
【解決手段】車両速度を計測する車速計測手段1101と、車両の存在位置を測定する位置測定手段1101と、車両速度と車両の存在位置とを一括送信するよう統合または圧縮する出力制御手段1101と、通信路13を介して情報を送受信する第1の通信手段1103と、位置情報を格納する地図データベース1201と、通信路を介して第1の通信手段1103と情報の送受信を行う第2の通信手段1203と、車速計測手段1101から送信された車両速度と地図データベース1201からの位置情報とに基づき車両走行位置を推定して補正する車両位置補正手段とを有することにより、精度よく走行車両の現在位置を推定可能である。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行する車両の位置を動的に推定して補正する走行車両位置推定装置及び走行車両位置推定方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、車両の通行軌跡の取得は固定位置で車両の通行を測定することにより行なわれており、固定位置に設置されたビーコンやAVIなどの感知器を用いて収集した交通データから計測して求めていた。また、車載機に搭載されたGPSの位置情報から走行した位置情報を収集して求めるという方法もあった。
【0003】
上記のような従来の車両の通行軌跡の取得及び走行軌跡の推定方法としては、例えば、「交通軌跡監視方法および装置」が開示されている。これは、車載機の情報と路上に配置されたビーコン群等車両感知器が計測した車両平均速度データ、信号パラメータ、通過時刻等から車両の時系列走行軌跡を暫定的に推定し、結果の妥当性を判定する方法である(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
【特許文献1】
特開平11−161894号公報(第3頁、段落番号0010、第4頁、段落番号0018〜0026、図1)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術においては、車両感知器が設置された地点においてのみ車両の位置計測が可能なため、限定した地点のみで車両の位置が測定可能であった。また、車両感知器は数百メートルから数キロメートル間隔に設置されるため、その間の計測を密にするためには、新たに車両感知器を設置する必要があり、費用面で問題があった。
また、GPSの位置情報から車両軌跡を求める場合に、多数の位置情報を送信すれば計測を密にすることができるが、多数の位置情報を基地局へ送信すると通信コストがかかるという問題があった。そのため、極力、大きな時間間隔で位置情報を送信すればよいのであるが、その場合は、位置情報送信間の車両軌跡あるいは車両位置の把握が難しいという問題があった。
【0006】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたもので、車両感知器を使用することなく、精度よく走行車両の位置を推定可能な走行車両位置推定装置および方法を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明における走行車両位置推定装置は、車両に備えられる車載機と基地局装置とを備え、前記車載機は、前記車両の車両速度を計測する車速計測手段と、前記車両の位置を測定する位置測定手段と、前記車両速度及び前記車両の位置を記録する車載記憶手段と、前記車両速度と前記車両の位置との情報を一括送信するよう統合もしくは圧縮する出力制御手段と、前記基地局装置に対し通信路を介して情報の送受信を行う第1の通信手段とを有し、前記基地局装置は、位置情報を格納する地図データベースと、前記通信路を介して前記車載機と情報の送受信を行う第2の通信手段と、前記車載機から送信された前記車両速度と前記地図データベースからの位置情報とに基づき前記車両の位置を推定して補正する車両位置補正手段とを有するという構成を有している。この構成により、車載機は所定の間隔で自動的に走行車両の位置と車両速度を計測して基地局へ提供し、基地局は車載機からの車両速度と車両の位置から走行車両の現在位置を推定し補正することができる。
【0008】
本発明における走行車両位置推定装置は、前記位置測定手段が、所定の位置測定間隔で前記車両の位置を測定するという構成を有している。この構成により、所定の間隔で位置情報を収集することができる。
【0009】
本発明における走行車両位置推定装置は、前記車速計測手段が、前記所定の位置測定間隔より短い車速計測時間間隔で前記車両速度を計測するという構成を有している。この構成により、所定の位置測定間隔より短い車速計測時間間隔で複数個の車両速度を収集することができる。
【0010】
本発明における走行車両位置推定装置は、前記出力制御手段が、前記車両の位置と前記位置測定間隔の間で計測された前記車両速度もしくは一定数毎の前記車両速度とを統合もしくは圧縮して前記基地局に対し一括送信するという構成を有している。この構成により、複数の車両速度情報を一回の通信で送信することが可能となり、通信負荷を軽減させ通信コストを下げることができる。
【0011】
本発明における走行車両位置推定装置は、前記車両位置補正手段は、前記位置測定間隔を定める2点間の区間長を前記地図データベースから求め、前記2点間の任意の計測間隔で計測された前記車両速度と前記任意の計測間隔とから求められた走行距離の総和と前記区間長との差と、前記2点間の平均速度と前記2点間に計測された車両速度との差の絶対値と、前記絶対値の総和と、前記走行距離とから位置補正情報を作成するという構成を有している。この構成により、車載機から送信した車両速度と位置情報とから、走行車両の現在位置を前記位置情報に精度良く合わせて推定することができる。
【0012】
本発明における走行車両位置推定方法は、車両に備えられる車載機において、前記車両の車両速度を計測して記憶し、前記車両の位置を測定して記憶し、前記車両速度及び前記車両の位置を一括送信するよう統合もしくは圧縮し、通信路を介して送信し、基地局装置において、前記車両速度及び前記車両の位置を前記通信路を介して前記車載機から受信し、前記車載機から送信された前記車両速度と地図データベースからの位置情報とに基づき車両の位置を推定して補正するという構成を有している。この構成により、車載機は所定の間隔で自動的に走行車両の位置と車両速度を計測して基地局へ提供することができ、基地局側は車載機から送信した車両速度と位置情報とから走行車両の現在位置を推定し補正することができる。
【0013】
本発明における走行車両位置推定方法は、所定の位置測定間隔で前記車両の位置を測定するという構成を有している。この構成により、所定の間隔で位置情報を収集することができる。
【0014】
本発明における走行車両位置推定方法は、前記所定の位置測定間隔より短い車速計測時間間隔で前記車両速度を計測するという構成を有している。この構成により、所定の位置測定間隔より短い車速計測時間間隔で複数個の車両速度を収集することができる。
【0015】
本発明における走行車両位置推定方法は、前記車両の位置と前記位置測定間隔の間で計測された前記車両速度もしくは一定数毎の前記車両速度とを統合もしくは圧縮して前記基地局装置に対し一括送信するという構成を有している。この構成により、複数の車両速度情報を一回の通信で送信することが可能となり、通信負荷を軽減させ通信コストを下げることができる。
【0016】
本発明における走行車両位置推定方法は、前記位置測定間隔を定める2点間の区間長を前記地図データベースから求め、前記2点間の任意の計測間隔で計測された前記車両速度と前記任意の計測間隔とから求められた走行距離の総和と前記区間長との差と、前記2点間の平均速度と前記2点間に計測された車両速度との差の絶対値と、前記絶対値の総和と、前記走行距離とから位置補正情報を作成するという構成を有している。この構成により、車載機は所定の間隔で自動的に走行車両の位置と車両速度を計測して基地局へ提供することができ、基地局側は車載機から送信した車両速度と位置情報とから走行車両の現在位置を推定し補正することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。
まず、ブロック図を参照して、本発明の一実施の形態における走行車両位置推定装置の構成の一例を説明する。本実施形態における走行車両位置推定装置は、車両に搭載する車載機11と基地局に設置する基地局装置12とにより構成される。この説明では、車載機11は車載のカーナビゲーションシステムを例とし、基地局装置12はコンピュータを例として説明する。
【0018】
図1において、車載機11側には、車両速度を計測する車速計測手段1101と、衛星などの電波を受信しまたは所定の位置測定間隔で感知器から取得した現在の位置座標と時刻を測定する位置測定手段1102と、位置情報及び車速情報V(i) を記録する車載記憶手段1103と、基地局装置12と情報の送受信を行う通信手段1104と、所定の位置測定間隔(例えば、感知器が存在する間隔や任意時間)で位置測定手段1102から現在位置座標と取得時刻からなる位置情報を取得し車載記憶手段1103に時系列に記録する位置記録手段1105と、任意の車速計測時間間隔で車速計測手段1101から車速情報V(i) を取得し、車載記憶手段1103に時系列に記録する車速記録手段1106と、車載記憶手段1103に記録された位置情報と位置情報間の車速情報V(i) とを統合もしくは圧縮して、通信手段1104を通じて基地局装置12へ一括送信を行う出力制御手段1107とを備える。
【0019】
また、基地局装置12は、位置座標と1対1に対応する地図データベース1201と、情報を記録する基地局記憶手段1202と、車載機11側と情報の送受信を行う通信手段1203と、2点の位置情報の区間長Dとその間に計測された任意地点における車両速度(車速情報)V(i) と計測間隔Δtとから求められた走行距離D(i) (〔数式1〕参照)の総和D’との差e(〔数式2〕参照)と、2点の位置情報間の平均速度Vとその間に計測された車両速度V(i) との差の絶対値ΔV(i) と、絶対値ΔV(i) の総和ΔVと、平均速度Vと、車両速度V(i) と、走行距離D(i) とから位置補正情報D’(i) を作成し(〔数式3〕参照)、基地局記憶手段1202に時系列に記録する車両位置補正手段1204とを備える。
〔数式1〕
D(i) =V(i) ×Δt
〔数式2〕
e=D−D’
〔数式3〕
D’(i) =(e×ΔV(i) /ΔV)+D(i)
このように、車両速度V(i) から走行距離D(i) を算出して、区間長Dとの差eを推定し、それによって2点の位置間隔間の各地点における位置補正情報D’(i) を作成することができる。
【0020】
次に、図2のフローチャートを参照して、本発明の一実施の形態による走行距離D(i) の位置補正動作について説明する。
まず、車両位置補正手段1204は地図データベース1201から2点の位置情報間の区間長Dと旅行時間Tを求める(ステップS2001)。車両位置補正手段1204は2点の位置情報(後述する)間の車両速度V(i) と車速計測時間から、2点の位置情報間の各地点の走行距離D(i) を求める(ステップS2002)。車両位置補正手段1204は算出された走行距離D(i) の総和D’を求める(ステップS2003)。車両位置補正手段1204は走行距離D(i) の総和D’と2点の位置情報間の区間長Dとの差eを求める(ステップS2004)。ステップS2004において算出された走行距離D(i) の総和D’と2点の位置情報間の区間長Dとの差eが0の場合はノーとなり待機状態へ進む(ステップS2005)。走行距離D(i) の総和D’と2点の位置情報間の区間長Dとの差eが0以外の場合はイエスとなりステップS2006へ進む。車両位置補正手段1204は、2点の位置情報間の旅行時間Tと区間長Dとから平均速度Vを算出する(ステップS2006)。車両位置補正手段1204は、2点の位置情報間の車両速度V(i) と平均速度Vとの差の絶対値ΔV(i) の総和ΔVを求める(ステップS2007)。車両位置補正手段1204は2点の位置情報間の車両速度V(i) と平均速度Vとの差の絶対値ΔV(i) の総和ΔVと、車両速度V(i) と平均速度Vとの差の絶対値ΔV(i) と、走行距離D(i) の総和D’と2点の位置情報間の区間長Dとの差eと、走行距離D(i) とから位置補正情報D’(i) を作成する(ステップS2008)。車両位置補正手段1204は位置補正情報D’(i) を時系列に沿った各地点で基地局記憶手段1202へ記録する(ステップS2009)。
【0021】
図3のグラフを参照して、本発明の一実施の形態における走行距離D(i) の走行車両推定位置について説明する。なお、図3のグラフにおいて横軸は時間、縦軸は距離を示す。いま、任意の地点iにおける車両速度V(i) と車両計測時間間隔Δtから求められる走行距離をD(i) とし、走行距離D(i) の総和をD’とする。2点の位置情報間の区間長Dと旅行時間Tとから求められる平均速度をVとする。また、走行距離D(i) の総和D’と2点の位置情報間の区間長Dとの差をeとする。平均速度Vと車両速度V(i) の差の絶対値をΔV(i) とし、2点の位置情報間の車両速度V(i) と平均速度Vとの差の絶対値ΔV(i) の総和をΔVとし、位置補正情報をD’(i) とする。
【0022】
線301は、図2のステップ2001において算出された旅行時間Tを横軸に引いたものである。また、線302は、図2のステップS2001において算出された区間長Dを縦軸に引いたものである。線301と線302との交点と原点とが2点の位置情報を示す。線303は、図2のステップS2003において〔数式1〕から求められる走行距離D(i) の総和D’を示し、原点から線301と線303の交点を結んだ細線は、図2のステップS2002により求められた走行距離D(i) をつないだものである。線302と線303の差が図2のステップS2004において〔数式2〕から求められる走行距離D(i) の総和D’と2点の位置情報間の区間長Dとの差eである。太線は、図2のステップ2008において〔数式3〕から求められる位置補正情報D’(i) を結んだものであり、線301と線302との交点と原点とを接続する。座標内の矢印は、補正地点において補正を行った距離を示す。なお走行距離D(i) の総和と2点の位置情報間の区間長Dとの差eが負の値の場合、位置補正情報が0以下にならない部分について補正を行う。その際の算出方法は走行距離D(i) の総和D’と2点の位置情報間の区間長Dとの差eが正の場合と同様に算出できる。また、図2のステップS2007にて算出された総和D’が0であった場合も同様に算出できる。
【0023】
なお、本実施の形態において、車載機11はカーナビゲーションシステムを例として説明したが、それぞれネットワークを用いる様々な機器に応用してもかまわない。車載機11に対応するネットワークとしては、公共、私設等の無線による接続としてのネットワークでもよい。また、本実施の形態において、基地局装置12はコンピュータを例として説明したが、それぞれネットワークを用いる様々な機器に応用してもかまわない。基地局装置12に対応するネットワークとしては、公共、私設、有線、無線等のいかなる接続先としてのネットワークでもよい。
【0024】
本実施の形態における位置記録手段1105は、所定の位置測定間隔で位置情報を収集し蓄積することにより、所定の間隔で位置情報を収集し車載機に蓄積することができる。
本発明の車速記録手段1106は、位置情報の位置測定間隔よりも小さい車両計測時間間隔で車両速度V(i) を収集し蓄積することにより、2点の位置情報間に複数個の車両速度V(i) を収集することができる。
【0025】
本実施の形態における出力制御手段1107は、位置情報と、2点の位置情報の間もしくは任意数の位置情報毎に車両速度を統合もしくは圧縮して通信手段1104を通じて基地局へ一括送信を行うことにより、一回の通信において大量の車両速度を送信することが可能となり、通信負荷を軽減させ通信コストを下げることができる。
【0026】
本実施の形態における車両位置補正手段1204は、走行距離D(i) の総和D’と2点の位置情報間の区間長Dとの差eと、2点の位置情報間の車両速度V(i) と平均速度Vとの差の絶対値ΔV(i) の総和ΔVと、平均速度Vと、車両速度V(i) と、走行距離D(i) とから位置補正情報D’(i)を作成し、基地局記憶手段1202に時系列に記録することにより、車載機11から送信した車両速度V(i) と2点の位置情報とから走行車両の位置を推定することができる。
【0027】
本実施の形態における走行車両位置推定装置においては、位置記録手段1105により所定の間隔で位置情報を取得して車載記憶手段1103に時系列に記録し、車速記録手段1106により任意の時間間隔で車両速度V(i) を取得して車載記憶手段1103に時系列に記録し、出力制御手段1107により位置情報と、位置情報間の車両速度V(i) とを統合もしくは圧縮し、通信手段1104を通じて基地局12へ一括して送信し、基地局12の車両位置補正手段1204によって走行距離D(i) の総和D’と2点の位置情報間の区間長Dとの差eと、2点の位置情報間の車両速度V(i) と平均速度Vとの差の絶対値ΔV(i) の総和ΔVと、平均速度Vと、車両速度V(i) と、走行距離D(i) とから位置補正情報D’(i) を作成し、基地局記憶手段1202に時系列に記録する。このように、車載記憶手段1103に記録されている位置情報及び車両速度情報を一括送信することにより通信コストを抑え、通信負荷を抑えることができる。以上、説明したように、少なくとも2点の位置情報間における車両速度V(i) と車両計測時間とから車両位置を精度良く推定を行うことができる。
【0028】
本実施の形態における走行車両位置推定装置においては、位置記録手段1105により位置測定間隔で位置情報を収集し蓄積することにより、所定の間隔で位置情報を収集し車載機11に蓄積することができる。
また、本実施の形態における走行車両位置推定装置においては、車両記録手段1106により位置情報の位置測定間隔よりも短い車速計測時間間隔で車両速度V(i) を収集し蓄積することにより、2点の位置情報間で複数個の車両速度V(i) を収集することができる。
【0029】
また、本実施の形態における走行車両位置推定装置においては、出力制御手段1107により位置情報と2点の位置情報の間、もしくは任意のまたは所定の位置情報毎に車両速度V(i) を統合もしくは圧縮して、通信手段1104を通じて基地局へ一括送信することにより、一回の通信において多くの車両速度V(i) を送信することが可能となり、通信負荷を軽減させ通信コストを下げることができる。
【0030】
また、本実施の形態における走行車両位置推定装置においては、車両位置補正手段1204は、2点の位置情報の区間長Dとその間に計測された車両速度V(i) と計測間隔から求められた走行距離D(i) の総和D’との差eと、2点の位置情報間の平均速度Vとその間に計測された車両速度V(i) との差の絶対値ΔV(i) と、絶対値ΔV(i) の総和ΔVと、平均速度Vと、車両速度V(i) と、走行距離D(i) とから位置補正情報D’(i) を作成し、基地局記憶手段1202に時系列に記録することにより、車載機11から送信した車両速度V(i) と2点の位置情報から、走行車両の位置をその推定位置情報に精度良く合致するよう推定することができる。
【0031】
【発明の効果】
本発明における走行車両位置推定装置は、上記のように構成され、特に、車載機が収集した車両速度と所定の位置の位置情報に基づき車両の走行位置を推定するようにしたことにより、固定感知器の設置を増加することなく、自由な区間において、安価且つより密に走行車両の位置を推定して補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における走行車両位置推定装置の構成を示すブロック図、
【図2】図1に示す走行車両位置推定装置の動作として位置補正情報を生成する手順を示すフローチャート、
【図3】図1に示す走行車両位置推定装置の動作により取得した走行車両推定位置を示すグラフ。
【符号の説明】
11  車載機側の走行車両位置推定装置
12  基地局装置側の走行車両位置推定装置
13  通信路
1101  車速計測手段
1102  位置測定手段
1103  車載記憶手段
1104  通信手段
1105  位置記録手段
1106  車速記録手段
1107  出力制御手段
1201  地図データベース
1202  基地局記憶手段
1203  通信手段
1204  車両位置補正手段
301  2点の位置情報から算出された旅行時間
302  2点の位置情報から算出された区間長
303  車両速度から算出された走行距離の総和

Claims (10)

  1. 車両に備えられる車載機と基地局装置とを備え、前記車載機は、前記車両の車両速度を計測する車速計測手段と、前記車両の位置を測定する位置測定手段と、前記車両速度及び前記車両の位置を記録する車載記憶手段と、前記車両速度と前記車両の位置との情報を一括送信するよう統合もしくは圧縮する出力制御手段と、前記基地局装置に対し通信路を介して情報の送受信を行う第1の通信手段とを有し、
    前記基地局装置は、位置情報を格納する地図データベースと、前記通信路を介して前記車載機と情報の送受信を行う第2の通信手段と、前記車載機から送信された前記車両速度と前記地図データベースからの位置情報とに基づき前記車両の位置を推定して補正する車両位置補正手段とを有することを特徴とする走行車両位置推定装置。
  2. 前記位置測定手段は、所定の位置測定間隔で前記車両の位置を測定することを特徴とする請求項1記載の走行車両位置推定装置。
  3. 前記車速計測手段は、前記所定の位置測定間隔より短い車速計測時間間隔で前記車両速度を計測することを特徴とする請求項2記載の走行車両位置推定装置。
  4. 前記出力制御手段は、前記車両の位置と前記位置測定間隔の間で計測された前記車両速度もしくは一定数毎の前記車両速度とを統合もしくは圧縮して前記基地局に対し一括送信することを特徴とする請求項2または3記載の走行車両位置推定装置。
  5. 前記車両位置補正手段は、前記位置測定間隔を定める2点間の区間長を前記地図データベースから求め、前記2点間の任意の計測間隔で計測された前記車両速度と前記任意の計測間隔とから求められた走行距離の総和と前記区間長との差と、前記2点間の平均速度と前記2点間に計測された車両速度との差の絶対値と、前記絶対値の総和と、前記走行距離とから位置補正情報を作成することを特徴とする請求項2ないし請求項4のいずれかに記載の走行車両位置推定装置。
  6. 車両に備えられる車載機において、前記車両の車両速度を計測して記憶し、前記車両の位置を測定して記憶し、前記車両速度及び前記車両の位置を一括送信するよう統合もしくは圧縮し、通信路を介して送信し、
    基地局装置において、前記車両速度及び前記車両の位置を前記通信路を介して前記車載機から受信し、前記車載機から送信された前記車両速度と地図データベースからの位置情報とに基づき車両の位置を推定して補正することを特徴とする走行車両位置推定方法。
  7. 所定の位置測定間隔で前記車両の位置を測定することを特徴とする請求項6記載の走行車両位置推定方法。
  8. 前記所定の位置測定間隔より短い車速計測時間間隔で前記車両速度を計測することを特徴とする請求項7記載の走行車両位置推定方法。
  9. 前記車両の位置と前記位置測定間隔の間で計測された前記車両速度もしくは一定数毎の前記車両速度とを統合もしくは圧縮して前記基地局装置に対し一括送信することを特徴とする請求項7または8記載の走行車両位置推定方法。
  10. 前記位置測定間隔を定める2点間の区間長を前記地図データベースから求め、前記2点間の任意の計測間隔で計測された前記車両速度と前記任意の計測間隔とから求められた走行距離の総和と前記区間長との差と、前記2点間の平均速度と前記2点間に計測された車両速度との差の絶対値と、前記絶対値の総和と、前記走行距離とから位置補正情報を作成することを特徴とする請求項7ないし9のいずれかに記載の走行車両位置推定方法。
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