JP2007122201A

JP2007122201A - 車両用道路形状検出装置

Info

Publication number: JP2007122201A
Application number: JP2005310660A
Authority: JP
Inventors: Takuo Naito; 拓郎内藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2005-10-26
Filing date: 2005-10-26
Publication date: 2007-05-17

Abstract

【課題】車両周辺の状況を走行条件に影響されず安価に検出する。
【解決手段】車両周辺の音を集音する複数のマイクを車両に設置し、各マイクで集音した車両周辺の音の大きさの時間変化パターンに基づいて道路の形状を検出する。
【選択図】図５

Description

本発明は道路の形状を検出する装置に関する。

カメラにより車両周辺を撮像し、撮像画像を処理して車線や交差点を検出するようにした車両用道路形状検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
特開２００４−１０２８２７号公報

しかしながら、上述した従来の装置では道路形状を検出するためにカメラを用いているので、装置のコストが高くなる上に、降雨時や夜間、あるいは撮像部に付着した汚れにより道路形状の検出が困難または不可能になるという問題がある。

車両周辺の音を集音する複数のマイクを車両に設置し、各マイクで集音した車両周辺の音の大きさの時間変化パターンに基づいて道路の形状を検出する。

本発明によれば、走行環境に影響を受けることなく確実に、しかも安価に道路形状を検出することができる。

一実施の形態の車両用道路形状検出装置は、車両の周囲にマイクを設置して車両周辺の音を集音し、各マイクで集音した音の大きさのピーク値とピーク発生時刻によって道路形状の音の時間変化パターンを検出する。各車両で検出した音パターンを道路交通情報センターで収集し、それらを統計処理することによって交差点や車線を検出する。検出結果の交差点や車線を道路地図データの作成や更新に用い、常に最新の正確な道路地図を提供することができる。

図１は一実施の形態の車両用道路形状検出装置の車載機１０の構成を示す図である。この一実施の形態では車両外部の四隅に合計４台のマイクＭ１〜Ｍ４を設置する。右前方マイクＭ１は車両の右前部に設置され、主に車両右前方で発生する音を集音する。左前方マイクＭ２は車両の左前部に設置され、主に車両左前方で発生する音を集音する。右後方マイクＭ３は車両の右後部に設置され、主に車両右後方で発生する音を集音する。左後方マイクＭ４は車両の左後部に設置され、主に車両の左後方で発生する音を集音する。なお、マイクの個数と配置についてはこの一実施の形態の個数および配置に限定されない。

ＧＰＳ受信機１１は衛星航法により車両の現在地と進行方位を検出する。なお、路側に設置されたビーコン送信機から位置信号を受信し、車両の現在地を検出してもよい。車速センサー１２は車両の走行速度を検出する。また、レーザーレーダー１３は車両前方の先行車を検出する。なお、レーザーレーダーの代わりにミリ波や超音波のレーダー装置、あるいはカメラなどを用いて先行車の検出を行ってもよい。

処理装置１４はＣＰＵ１４ａ、ＲＯＭ１４ｂ、ＲＡＭ１４ｃ、Ａ／Ｄコンバーター１４ｄなどを備え、各マイクＭ１〜Ｍ４で集音された音の大きさのピーク値とピーク発生時刻により道路形状の音の時間変化パターン（以下、単に音パターンという）を検出し、検出した音パターンとその検出場所（緯度と経度、あるいは道路リンクやノード）を記憶装置１５に記憶するとともに、通信装置１８を介して後述する車外の道路交通情報センター２０へ送信する。処理装置１４はまた、道路交通情報センター２０から道路形状検出結果の交差点や車線の情報を入手し、道路地図記憶装置（不図示）の記憶されている道路地図データへ検出結果の追加または変更を行って道路地図を更新するとともに、必要に応じて表示装置１６に表示し、スピーカー１７により放送する。

図２は道路交通情報センター２０の構成を示す。処理装置２１はコンピューター２１ａを備え、通信装置２２を介して多くの車両から道路形状の音パターンとその検出場所を収集し、記憶装置２３に記憶する。処理装置２１はまた、道路形状の音パターンを検出場所ごとに統計処理し、交差点や車線数を判別する。

図３は車載機１０の処理フローを示す。車載機１０の処理装置１４は、車両のイグニッションスイッチ（不図示；電気自動車の場合はメインスイッチ）がオンしている間、この処理フローを繰り返し実行する。ステップ１において車速センサー１２による検出車速に基づいて車両が走行中か否かを判断する。検出車速が走行判定基準値を超える場合は走行中であると判断してステップ３へ進み、検出車速が走行判定基準値以下の場合は停車中であるとしてステップ２へ進む。

停車中の場合は、ステップ２でレーザーレーダー１３により自車の前方に車両がいるか否かを判別する。停車中に自車前方に車両が検出されたときは、交差点で先行車の後方に停車していると判断し、周辺の音の集音を行わずにステップ１へ戻る。一方、停車中であるが、自車前方に車両が検出されないときは、交差点において先頭で停車していると判断し、ステップ３へ進む。

走行中か、または交差点で先頭で停車しているときは、ステップ３においてマイクＭ１〜Ｍ４により自車周辺の音を集音し、続くステップ４で各マイクＭ１〜Ｍ４ごとの音の大きさのピーク値とそのピーク発生時刻により道路形状の音パターンを検出する。ステップ５ではＧＰＳ受信機１１で検出した現在位置の緯度と経度を音パターンの検出場所として音パターンに付加し、記憶装置１５に記憶する。なお、道路地図データを参照して車両の現在位置の道路リンクまたはノードを検出し、現在位置の道路リンクまたはノードを音パターンの検出場所として音パターンに付加してもよい。

ステップ６において車両のイグニッションスイッチがオフされたか否かを確認し、オフされていないときはステップ１へ戻って上述した処理を繰り返す。一方、イグニッションスイッチがオフされたときはステップ７へ進み、記憶装置１５から道路形状の音パターンとその検出場所を読み出し、通信装置１８を介して道路交通情報センター２０へ送信する。

図４は道路交通情報センター２０の処理を示すフローチャートである。ステップ１０１で車載機１０から送られた道路形状の音パターンとその検出場所を通信装置２２を介して受信し、続くステップ１０２で検出場所ごとに記憶装置２３に記憶する。そして、ステップ１０３で検出場所ごとに道路形状の音パターンを統計処理し、交差点と車線を判断する。この判断方法については後述する。

以下、車載機１０における道路形状の音パターン検出について説明する。図５は、交差点において自車前方を他車両が右から左へ横切ったときの音の大きさのグラフである。他車両が自車の前を右から左へ横切る場合には、右前方マイクＭ１の方が左前方マイクＭ２よりもΔＴだけ先に音のピークが現れる。また、右前方マイクＭ１と右後方マイクＭ３とでは、音の大きさのグラフは同じ形状をしているが、音のピーク値は右後方マイクＭ３の方が右前方マイクＭ１よりもΔＤだけ小さくなる。なお、左前方マイクＭ２と左後方マイクＭ４との間でも同様な結果になる。したがって、このような音の大きさのグラフが検出されたときは、自車前方を他車両が右から左へ横切ったと判断できる。

図６は、交差点において自車前方を他車両が左から右へ横切ったときの音の大きさのグラフである。他車両が自車の前を左から右へ横切る場合には、左前方マイクＭ２の方が右前方マイクＭ１よりもΔＴだけ先に音のピークが現れる。また、右前方マイクＭ１と右後方マイクＭ３では、音の大きさのグラフは同じ形状をしているが、音のピーク値は右後方マイクＭ３の方が右前方マイクＭ１よりもΔＤだけ小さくなる。なお、左前方マイクＭ２と左後方マイクＭ４との間でも同様な結果になる。したがって、このような音の大きさのグラフが検出されたときは、自車前方を他車両が左から右へ横切ったと判断できる。

図７は、交差点において他車両が自車と同じ車線を同じ進行方向に走行していくときの音の大きさのグラフである。この場合には、自車の進行方向と同じ方向に他車が遠ざかっていくので、左右前方マイクＭ１とＭ２とで音の大きさのピークとグラフの形状は同じになる。また、同様に、左右後方マイクＭ３とＭ４の間でも同様な結果になる。したがって、このような音の大きさのグラフが検出されたときは、他車両が自車と同じ車線を同じ進行方向に走行したと判断できる。

図８は、自車の前方を自車の横方向に対して０＜θ＜９０度の角度で他車両が横切ったときの音の大きさのグラフである。他車両が自車前方を自車の右後方から斜めに横切る場合には、右前方マイクＭ１の方が左前方マイクＭ２よりもΔＴだけ先に音のピークが現れ、その後に左前方マイクＭ２に右前方マイクＭ１よりも小さい音のピークが現れる。

上述したように、自車の前方を自車の横方向と平行に他車両が横切るとき（図５および図６参照）は、左右前方のマイクＭ１とＭ２の音の大きさのピークは等しい。しかし、自車の前方を自車の横方向に対して斜めに他車両が横切るときは、図９に示すように、自車の横方向に対する他車両の進行方向の角度θが大きくなるほど、左右前方マイクＭ１とＭ２から他車両までの距離Ｌ１とＬ２の差が大きくなるため、両マイクＭ１とＭ２で集音される音の大きさのピーク値の差が大きくなる。図９に示す例では、左前方マイクＭ２から他車両までの距離Ｌ２の方が、右前方マイクＭ１から他車両までの距離Ｌ１よりも遠いので、左前方マイクＭ２の音の大きさのピーク値は右前方マイクＭ１のピーク値よりも小さくなる。

そこで、自車の横方向に対する他車両の進行方向の角度θを０＜θ＜９０度の範囲で変えたときの、左右前方マイクＭ１とＭ２の音の大きさの関係を記憶装置１５に記憶しておき、図１０に示すように、実際に測定した右前方マイクＭ１の音の大きさｄ１と左前方マイクＭ２の音の大きさｄ２の比ｄ１／ｄ２を求め、この比ｄ１／ｄ２により角度θを推定することができる。

次に、各マイクＭ１〜Ｍ４で検出した音パターンに基づいて走行道路の車線数を検出する方法を説明する。図１１は自車が対向車とすれ違ったときの音の大きさのグラフである。自車の右側を他車両がすれ違うため、右前方マイクＭ１と右後方マイクＭ３の音の大きさのグラフは、音の大きさのピーク値は等しいが、右前方マイクＭ１のピークは右後方マイクＭ３のピークよりΔＴだけ先に現れる。また、左前方マイクＭ２の音の大きさのピーク値は右前方マイクＭ１のピーク値よりもΔＤだけ小さい。同様に、左後方マイクＭ４のピーク値は右後方マイクＭ３のピーク値より小さい。したがって、このような音の大きさのグラフが検出されたときは、自車の右側を対向車がすれ違ったと判断できる。

図１２は、自車の右側を通って他車両が自車を追い越すときの音の大きさのグラフである。他車両が自車の右側を通過するため、車両右側に設置されているマイクＭ１とＭ３の音の大きさのピーク値は等しいが、右前方マイクＭ１の音の大きさのピークは右後方マイクＭ３のピークよりもΔＴだけ遅れる。また、左前方マイクＭ２の音の大きさのピーク値は右前方マイクＭ１のピーク値よりもΔＤだけ小さいが、両マイクＭ１とＭ２のピークの発生時刻は同じである。なお、左右後方のマイクＭ３とＭ４についても同様である。したがって、このような音の大きさのグラフが検出されたときは、自車の右側を通って他車両が自車を追い越したと判断できる。

図１３は、他車両の左側を通って自車が他車両を追い越すときの音の大きさのグラフである。自車が他車両の左側を通過するため、車両右側に設置されているマイクＭ１とＭ３の音の大きさのピーク値は等しいが、右後方マイクＭ３の音の大きさのピークは右前方マイクＭ１のピークよりもΔＴだけ遅れる。また、左前方マイクＭ２の音の大きさのピーク値は右前方マイクＭ１のピーク値よりもΔＤだけ小さいが、両マイクＭ１とＭ２のピークの発生時刻は同じである。なお、左右後方のマイクＭ３とＭ４についても同様である。したがって、このような音の大きさのグラフが検出されたときは、他車両の左側を通って自車が他車両を追い越したと判断できる。

図１４は、自車の左側を通って他車両が自車を追い越すときの音の大きさのグラフである。他車両が自車の左側を通過するため、車両左側に設置されているマイクＭ２とＭ４の音の大きさのピーク値は等しいが、左前方マイクＭ２の音の大きさのピーク値は左後方マイクＭ４のピーク値よりもΔＴだけ遅れる。また、右前方マイクＭ１の音の大きさのピーク値は左前方マイクＭ２のピーク値よりもΔＤだけ小さいが、両マイクＭ１とＭ２のピークの発生時刻は同じである。なお、左右後方のマイクＭ３とＭ４についても同様である。したがって、このような音の大きさのグラフが検出されたときは、自車の左側を通って他車両が自車を追い越したと判断できる。

図１５は、他車の右側を通って自車が他車両を追い越すときの音の大きさのグラフである。左側の他車両を追い越すので、車両左側に設置されているマイクＭ２とＭ４の音の大きさのピーク値は等しいが、左後方マイクＭ４の音の大きさのピークは左前方マイクＭ２のピークよりもΔＴだけ遅れる。また、右前方マイクＭ１の音の大きさのピーク値は左前方マイクＭ２のピーク値よりもΔＤだけ小さいが、両マイクＭ１とＭ２のピークの発生時刻は同じである。なお、左右後方のマイクＭ３とＭ４についても同様である。したがって、このような音の大きさのグラフが検出されたときは、他車の右側を通って自車が他車両を追い越したと判断できる。

車載機１０の処理装置１４は、車両の走行中、マイクＭ１〜Ｍ４で集音した車両周辺の音に基づいて上述したような音の大きさグラフのパターン、すなわち道路形状の音パターンを検出し、検出場所の緯度と経度（または道路リンクやノード）を付加して記憶装置１５に記憶する。そして、車両のイグニッションスイッチがオフしたときに、記憶装置１５に記憶した音パターンとその検出場所を道路交通情報センター２０へ送る。

次に、道路交通情報センターにおいて、複数の車両から収集した音パターンとその検出場所に基づいて交差点と車線数を判断する方法について説明する。

まず、図１６により交差点の判断方法を説明する。他車両が自車前方を右から左へ横切る場合をＡ、左から右へ横切る場合をＢとする。また、他車両が同じ車線上を同じ方向に走行する場合をＣ、直角に交差していない交差点において自車の前方を他車両が横切る場合をＤとする。複数の車両から収集した同一地点の音の大きさグラフのパターンが、ＡとＢの音の大きさグラフのパターンしかない場合には、その交差点はＴ字路であると判断する。また、Ａ、ＢおよびＣの音の大きさグラフのパターンが含まれる場合には、その交差点は十字路であると判断する。さらに、Ｄの音の大きさグラフのパターンの場合には、検出された角度で道路が交差する交差点であると判断する。

次に、車線数の判断方法について説明する。対向車がすれ違う場合をＡ、右側を他車両が追い越す場合をＢ、右側の車両を追い越す場合をＣ、左側を他車両が追い越す場合をＤ、左側の他車両を追い越す場合をＥとする。複数の車両から収集した同一地点の音の大きさグラフのパターンが、Ａの音の大きさグラフのパターンのみの場合は、１車線の道路とみなすことができる。また、同一地点でＡ〜Ｅの音の大きさグラフのパターンが検出された場合は、２車線以上の道路であると判断できる。

なお、車線数の判断を道路交通情報センターで行わず、自車で行うことも可能である。走行中にマイクＭ１〜Ｍ４で車両周辺の音を集音し、道路リンクごとに音の大きさグラフを記憶、蓄積する。そして、ある一定数以上、音の大きさグラフが溜まったら、上述した道路交通情報センターにおける処理と同様な方法で車線数を判断する。例えば、走行中に集音した音の大きさグラフが、図１１に示す形状のみであれば１車線の道路であると判断する。また、図１１と、図１２または図１３と、図１４または図１５の音の大きさグラフであれば、２車線以上の道路であると判断する。このように、車両で検知した道路形状の音パターンを道路交通情報センターへ送って判断するのではなく、自車でも車線数を判断することができる。

なお、上述した一実施の形態では、多くの車両で検出した車両周辺の音パターンをその検出場所とともに道路交通情報センターで収集し、それらを検出場所ごとに統計処理することによって交差点や車線を検出する例を示したが、各車両で検出した車両周辺の音パターンに基づいて交差点や車線を検出することももちろん可能である。ただし、この場合は音パターンの情報量が少ないので検出精度が低くなる。そこで、自車で検出した車両周辺の音パターンを蓄積して統計処理し、交差点や車線の検出精度を向上させるのが望ましい。あるいは道路交通情報センターを介さずに直接他車から車両周辺の音パターンを収集して統計処理し、交差点や車線の検出精度の向上を図ってもよい。

このように、一実施の形態によれば、車両周辺の右前方、左前方、右後方および左後方で発生する音を集音する４台のマイクと、各マイクにより集音した音の大きさの時間変化パターン（音パターン）に基づいて道路形状を判別するようにしたので、走行環境に影響を受けることなく確実に、しかも安価に道路形状を検出することができる。そして、検出結果の交差点や車線を道路地図データの作成や更新に用いることによって、常に最新の正確な道路地図を提供することができる。

一実施の形態によれば、各マイクにより集音した音パターンに含まれるピーク値とピーク発生時刻とに基づいて道路形状を判別するようにしたので、簡単な分析処理で確実に短時間で道路形状を判別できる。

一実施の形態によれば、車両の現在位置を検出し、各マイクで集音した音パターンと、その音パターンを検出したときの車両の現在位置（検出場所）とを記憶しておき、記憶されている同一検出場所の音パターンを統計処理し、道路形状を判別するようにしたので、同一場所における多くの音パターンを用いて道路形状を判別することができ、道路形状を正確に検出することができる。

一実施の形態によれば、音パターンとその検出場所とを道路交通情報センターへ送信し、道路交通情報センターで複数の車両から入手した音パターンとその検出場所に基づき同一検出場所の音パターンを統計処理し、道路形状を判別した結果を車載機で受信するようにしたので、正確な道路形状の検出結果を入手することができる。

また、一実施の形態の変形例によれば、車車間通信により他車両との間で情報の授受を行い、自車で検出した音パターンとその検出場所に加え、複数の車両から入手した音パターンとその検出場所に基づいて同一検出場所の音パターンを統計処理し、道路形状を判別するようにしたので、インフラを整備しなくても道路形状を正確に検出できる。

特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、マイクＭ１〜Ｍ４がマイクを、処理装置１４または２１が形状判別手段を、ＧＰＳ受信機１１が位置検出手段を、記憶装置１５および２３が記憶手段を、通信装置１８、２２が通信手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記の実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項との対応関係になんら限定も拘束もされない。

一実施の形態の車両用道路形状検出装置の車載機の構成を示す図である。道路交通情報センターの構成を示す図である。車載機の処理フローを示す図である。道路交通情報センター処理を示すフローチャートである。交差点において自車前方を他車両が右から左へ横切ったときの音の大きさのグラフである。交差点において自車前方を他車両が左から右へ横切ったときの音の大きさのグラフである。交差点において他車両が自車と同じ車線を同じ進行方向に走行していくときの音の大きさのグラフである。自車の前方を自車の横方向に対して０＜θ＜９０度の角度で他車両が横切ったときの音の大きさのグラフである。自車の前方を自車の横方向に対して０＜θ＜９０度の角度で他車両が横切った場合の、角度と音の大きさのピーク値の関係を示す図である。自車の前方を自車の横方向に対して０＜θ＜９０度の角度で他車両が横切った場合の角度の求め方を示す図である。自車が対向車とすれ違ったときの音の大きさのグラフである。自車の右側を通って他車両が自車を追い越すときの音の大きさのグラフである。他車両の左側を通って自車が他車両を追い越すときの音の大きさのグラフである。自車の左側を通って他車両が自車を追い越すときの音の大きさのグラフである。他車の右側を通って自車が他車両を追い越すときの音の大きさのグラフである。交差点の判断方法を説明するための図である。

符号の説明

Ｍ１〜Ｍ４マイク
１０車載機
１１ＧＰＳ受信機
１２車速センサー
１３レーザーレーダー
１４、２１処理装置
１５、２３記憶装置
１８、２２通信装置
２０道路交通情報センター

Claims

車両周辺の音を集音する複数のマイクを車両に設置し、前記各マイクで集音した車両周辺の音の大きさの時間変化パターンに基づいて道路の形状を検出することを特徴とする車両用道路形状検出装置。
車両周辺の右前方、左前方、右後方および左後方で発生する音を集音する４台のマイクと、
前記各マイクにより集音した音の大きさの時間変化パターン（以下、音パターンという）に基づいて道路形状を判別する形状判別手段とを備えることを特徴とする車両用道路形状検出装置。
請求項２に記載の車両用道路形状検出装置において、
前記形状判別手段は、前記各マイクにより集音した音パターンに含まれるピーク値とピーク発生時刻とに基づいて道路形状を判別することを特徴とする車両用道路形状検出装置。
請求項３に記載の車両用道路形状検出装置において、
前記形状判別手段は、交差点の形状と道路の車線数を判別することを特徴とする車両用道路形状検出装置。
請求項２〜４のいずれか１項に記載の車両用道路形状検出装置において、
車両の現在位置を検出する位置検出手段と、
前記各マイクで集音した音パターンと、その音パターンを検出したときの車両の現在位置（以下、検出場所という）とを記憶する記憶手段とを備え、
前記形状判別手段は、前記記憶手段に記憶されている同一検出場所の音パターンを統計処理し、道路形状を判別することを特徴とする車両用道路形状検出装置。
請求項５に記載の車両用道路形状検出装置において、
車車間で情報の授受を行う通信手段を備え、
前記形状判別手段は、自車で検出した音パターンとその検出場所に加え、前記通信手段を介して複数の車両から入手した音パターンとその検出場所に基づいて同一検出場所の音パターンを統計処理し、道路形状を判別することを特徴とする車両用道路形状検出装置。
請求項５に記載の車両用道路形状検出装置において、
音パターンとその検出場所とを道路交通情報センターへ送信し、道路交通情報センターで複数の車両から入手した音パターンとその検出場所に基づき同一検出場所の音パターンを統計処理し、道路形状を判別した結果を受信する通信手段を備えることを特徴とする車両用道路形状検出装置。