JP2008249666A - 車両位置特定装置および車両位置特定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザに負担を強いることなく位置測位精度を向上し、かつ測位精度に応じて適切なサービスを提供すること。
【解決手段】 ＧＰＳレシーバ１１が準天頂衛星を利用して高精度な測位を行ない、その測位結果と路側機３０が画像認識によって特定した自車両の位置とを比較することで、ＧＰＳレシーバ１１の車体に対する相対位置を特定すると共に、相対位置情報の信用度を求め、信用度に応じてユーザに提供する位置情報利用サービスを選択する。そのため、ユーザに負担を強いることなく位置測位精度を向上し、かつ測位精度に応じて適切なサービスを提供することができる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ＧＰＳによって自車両の位置を特定する車両位置特定装置および車両位置特定方法に関し、特に準天頂衛星を利用した高精度な車両位置特定装置および車両位置特定方法に関する。

従来、測位衛星からの電波を受信して自端末の位置を特定するＧＰＳユニットを車両に搭載し、目的地までの経路案内や周辺施設についての情報提供に利用する所謂カーナビゲーションシステムが用いられてきた。

さらに近年では、準天頂衛星を利用することで、自端末の位置をさらに高精度に測定することが可能となっており、これを利用して車線変更の案内などの新たなサービスが考案されている。

ここで、ＧＰＳによって測定される座標はＧＰＳユニットのレシーバの位置であるが、高精度な位置情報を用いたサービスでは、レシーバを車両のどこに置いたかによる誤差が無視できなくなる。

そのため、例えば特許文献１は、準天頂衛星からの電波の受信状態に基づいて車両に対するアンテナの設置位置を検出する技術を開示している。また、特許文献２は、センターとの通信によって位置補正データを受信し、事故の位置検出データを補正する技術を開示している。同様に特許文献３は、センター側で従来のＧＰＳによる測定結果と準天頂衛星を用いた測定結果との誤差を算出し、各車両に誤差データを提供することでＧＰＳ測位値を補正する技術を開示している。

特開２００６−７８３７４号公報 特開２００４−１４４７０９号公報 特開２００５−１５６２４８号公報

しかしながら、上述した従来の技術では、センターとの通信などの処理を能動的に行なって測位精度を向上することが前提とされており、かかる処理をおこなわなければその機能を発揮することが出来ないという問題点があった。

また、従来の技術では、ＧＰＳユニットをユーザが後付したり、交換することによってＧＰＳレシーバの位置が変化する場合についても考慮されておらず、ユーザが補正処理が必要であること知らない場合などに補正処理が適切に行なわれず、誤った位置情報に基づいてサービスを行なってしまうという危険があった。

さらに、車載装置が提供する位置利用サービスの全てについて同様に高精度な測位が必要ではないということについて、従来の技術では考慮がなされていなかった。

本発明は、上述した従来技術における問題点を解消し、課題を解決するためになされたものであり、ユーザに負担を強いることなく位置測位精度を向上し、かつ測位精度に応じて適切なサービスを提供する車両位置特定装置および車両位置特定方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる車両位置特定装置および車両位置特定方法は、測位衛星から送信された電波を受信して座標を測定するとともに、車両外部から自車両の位置に関する車両位置情報を取得し、受信手段の座標および車両位置情報に基づいて、受信手段の車両への設置位置を算出する。

本発明によれば車両位置特定装置および車両位置特定方法は、ＧＰＳレシーバの設置位置を車両外部から取得した車両位置情報を利用して特定するので、自車両の位置測位精度を向上し、もって測位精度に応じて適切なサービスを提供する車両位置特定装置および車両位置特定方法を得ることができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明に係る車両位置特定装置および車両位置特定方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。

１．発明の概要
まず、図１を参照し、本発明の概要について説明する。従来の測位衛星のみを用いたＧＰＳでは、測位に数メートルの誤差が生じる。従って、測位衛星からの電波を受信するレシーバを車内のどこに置くかによって生じる位置の差は問題にはならない。

しかし、準天頂衛星を利用してＧＰＳを行なう場合には誤差が数ｃｍ程度になる。そこで、この精度を十分に利用したサービスを提供するならば、車体のどこにレシーバを設置したかを正確に把握することが重要となる。

ＧＰＳレシーバをメーカーやディーラーが設置する場合には、その時点で車体に対する正確な設置位置を登録すればよいが、ユーザがＧＰＳレシーバを後付する場合や交換する場合も多い。このような場合には、レシーバの正確な設置位置が登録されることを過度に期待すべきではない。

そこで、本発明では、車体に対するレシーバの設置位置について信用度を設定し、信用度の段階に応じて提供するサービスを選択する。例えば、信用度が低ければ通常のナビ制御を提供し、ある程度の信用度があれば車線変更の案内も提供する。そして信用度が十分に高ければ他車両との衝突判定や幅寄せの支援などのサービスを提供する。

２．本発明の構成例
図２は、本発明の実施例である車載装置１０の概要構成を示す概要構成図である。同図に示したように車載装置１０は、その内部にＧＰＳユニット１１，ナビゲーションユニット１２、衝突防止ユニット１３、車内通知系１４、動作制御系１５，車両間通信部１６、設置情報管理部２０、路車間通信部２１、提供サービス選択部２２を有する。

ＧＰＳレシーバ１１は、準天頂衛星を含む複数の測位衛星から送信された電波を受信する受信手段である。車両位置算出部２３は、ＧＰＳレシーバ１１による受信結果を用いて車載装置１０が搭載された車両の位置情報を算出し、ナビゲーションユニット１２および衝突防止ユニット１３に提供する。

ここで、従来の測位衛星のみを用いた精度の低い測位では、レシーバの座標をそのまま車両の位置情報として出力してもよいが、車両位置算出部２３は、高精度な位置情報を利用したサービスが行なわれることを想定している。そのため、設置情報管理部２０が管理する設置位置データＤ１を取得し、レシーバの座標と設置位置データから車両の位置情報を算出して出力する。

ナビゲーションユニット１２は、車両位置算出部２３が出力する車両位置情報と、図示しない地図データなどを用いて周辺施設や道路の案内、目的地までの誘導などを行なうユニットである。また、提供サービス選択部２２によって選択されていれば、走行車線を案内する車線案内サービスや、幅寄せを支援するサービスなどの高精度位置情報を要するサービスを提供することもできる。

衝突防止ユニット１３は、車両位置算出部２３が出力する車両位置情報と、車両間通信部１６が他車両と通信して取得した周辺の車両に関する情報、また、動作制御系１５から取得した速度情報などの車両動作状態に関する情報を用いて、衝突が発生する可能性を判定し、衝突の発生を防止する処理を行なうユニットである。

車内通知系１４は、スピーカやディスプレイなど車両乗員に対する情報提供を行なう装置群であり、ナビゲーションユニット１２による案内の出力や、衝突防止ユニット１３による危険通知などに使用される。また、オーディオ装置など他の装置と共用することも出来る。

動作制御系１５は、エンジン制御ＥＣＵ、変速機構制御ＥＣＵ、ブレーキＥＣＵなど車両の動作制御を行なう装置群であり、車両の動作状態を衝突防止ユニット１３に提供し、また衝突防止ユニット１３からの制御を受ける。

設置情報管理部２０は、レシーバ１１の車両に対する設置位置、すなわち相対的な位置情報を設置位置データＤ１として記憶し、設置位置の信用度を信用度データＤ２として記憶する。

設置位置データＤ１は、車両位置算出部２３から取得したＧＰＳレシーバ１１の座標（絶対位置情報）と、路車間通信部２１が路側機３０から受信した自車両の位置情報とを比較することで求め、信用度データＤ２は、設置位置データＤ１の作成に用いた情報などから求める。

このように作成された設置位置データＤ１は、車両位置情報算出部２３に出力されて、車両位置の算出に用いられる。また、信用度データＤ２は、提供サービス選択部２２に出力される。提供サービス選択部２２は、信用度データＤ２に示された信用度に基づいて提供可能なサービスを選択し、ナビゲーションユニット１２および衝突防止ユニット１３に通知する。

路車間通信部２１は、例えばＤＳＲＣなどによって路側機３０と通信する。路側機３０は、車載装置１０と通信する路車間通信部３４の他、カメラ３１，３２、車両位置算出部３３を備えている。カメラ３１，３２は、例えば図３に示す様に異なる位置から車両を同時に撮影する。そして得られた２つの画像に対する画像認識によって車両位置算出部３３が車両の位置を算出し、路車間通信部３４を介して車載装置１０に送信する。

つづいて、提供サービス選択部２２によるサービスの選択について、さらに説明する。図４は、信用度と提供サービスとの対応関係の具体例である。同図において、ナビゲーションユニット１２は経路案内、車線案内、幅寄せ支援、の機能を有する。

経路案内は、目的地までの経路を設定し、その経路に沿って走行できるよう案内出力を行なうサービスであり、信用度データＤ２の値が最も低い「１」であっても提供される。

車線案内は、自車両がどの車線を走行すべきであるかを設定し、適切に車線変更を行なうよう案内出力を行なうサービスであり、この機能を利用するためには、自車両がどの車線を走行中であるかを特定する必要がある。そのため、信用度が２以上であり、設置位置データを用いて求められた自車両の位置にある程度の精度が期待できる場合にのみ、このサービスを提供することとしている。

幅寄せ支援は、自車両と側方の障害物（例えば壁）との間にどれだけの余裕があるかを判定し、「あと３０ｃｍ左へ幅寄せ可能です」などのように案内出力するサービスであり、提示する幅寄せ操作量以上の精度で自車両の位置を特定する必要がある。そのため、ここでは信用度が３以上である場合にのみ、このサービスを提供することとしている。なお、自車両の形状については、予め任意の形式のデータとして保持しておけばよいので、ここでは説明を省略する。

また、図４において衝突防止ユニット１３は、危険状態通知、出会い頭衝突可能性判断、追突可能性判断、衝突予測通知、動作制御介入、の機能を有する。

危険状態通知は、自車両の状態と周辺の車両の状態などから、危険な状態が発生する可能性があることを判断し、運転者に通知するものであり、信用度が「１」であっても提供する。

これに対し、出会い頭衝突可能性判断は、自車両もしくは周辺の車両が右左折などを行なう場合に衝突が発生する可能性があることを判定して運転者に通知するものであり、自車両や周辺車両がどの車線を走行しているかを認識する必要がある。そこで、ここでは信用度が２以上である場合にのみこのサービスを提供することとしている。

同様に、追突可能性判断は、自車両と他車両との間で追突が発生する可能性があることを判定して運転者に通知するものであり、自車両と周辺車両との車間距離をある程度高精度に認識する必要がある。そこで、ここでは信用度が３以上である場合にのみこのサービスを提供することとしている。

衝突予測通知は、自車両に衝突事故が発生する可能性が高いことを予測し、運転者に警告を行なうサービスであり、自車両の位置を高精度に認識する必要がある。そのため、ここでは信用度が４以上である場合にのみ、このサービスを提供することとしている。

動作制御介入は、自車両に衝突事故が発生する可能性が非常に高く、運転者による操作では衝突回避が困難である場合に強制的に車両動作に介入し、制動動作などを自動実行するサービスである。このサービスでは、自車両の位置を極めて高精度に特定し、衝突予測の結果に十分な正確性が与えられている必要があるので、信用度が５である場合にのみ提供する。

つぎに、図５を参照し、路側機３０と車載装置１０の処理動作について説明する。同図に示したフローチャートは、車載装置１０が搭載された車両が路側機３０に接近した場合に開始される。

まず、路側機３０と車載装置１０は、路車間通信のコネクションを確立する（ステップＳ１０１，Ｓ２０１）。その後、車載装置１０が自車両のＩＤとレシーバ位置（ＧＰＳによるレシーバの絶対座標）を路側機３０に送信する（ステップＳ２０２）。路側機３０はこれを受信し（ステップＳ１０２）、その車両の位置座標の計算を行なって（ステップＳ１０３）、車載装置１０に送信したうえで（ステップＳ１０４）、処理を終了する。

車載装置１０は、路側機３０から自車両の位置座標を受信し（ステップＳ２０３）、受信したデータを用いてレシーバの相対位置を算出して設置位置データＤ１とする（ステップＳ２０４）。そして、計算結果を信用度データＤ２に反映した上で（ステップＳ２０５）、処理を終了する。

なお、図５にステップＳ１０３として示した車両位置座標計算の詳細を図６に示す。同図に示したように車両位置座標計算では、まず、カメラで車両を撮影し（ステップＳ３０１）、画像内から特徴点を抽出できるかを判定し（ステップＳ３０２）、特徴点が判定できれば（ステップＳ３０２，Ｙｅｓ）、さらに絶対位置マーキングを確認できるか否かを判定する（ステップＳ３０３）。

特徴点を抽出できない場合（ステップＳ３０２，Ｎｏ）および絶対位置マーキングを確認できない場合（ステップＳ３０３，Ｎｏ）には、カメラによる車両の撮影（ステップＳ３０１）から繰り返す。

そして、絶対値マーキングを確認できた場合（ステップＳ３０３，Ｙｅｓ）には、絶対位置マーキングから特徴点の路面における位置座標を算出し、車両の位置情報として（ステップＳ３０４）、処理を終了する。

この画像認識による位置座標計算について図７を参照してさらに説明する。同図において、カメラ３１とカメラ３２とは同一の車両を異なる位置から撮影している。そして、それぞれの画像から特徴点を抽出し、画像内の２つの軸によって特徴点に対応する絶対値マーキングを確認する。

同図では、車両の像の特徴点として車両の端部を使用しているが、ヘッドライトや制動灯、車幅灯などが点灯していれば、それらを用いることが好適である。

絶対値マーキングは、画像の路面上にソフトウェア処理によって配置されたマーカーであり、車両像の特徴点がどの絶対位置マーキングに対応する位置にあるかによって、車両の路上における位置を特定する。

しかし、車両の像から得られた特徴点には高さが含まれているので、一方向の画像からその位置を特定することは出来ない。例えばカメラ３１の画像から得られた特徴点に対しては、Ａ軸，Ｂ軸によってその画像内の位置を特定できるが、路面上の位置に展開すると高さ方向成分のずれが出来る。同様に、カメラ３２の画像から得られた特徴点に対してはＣ軸，Ｄ軸によってその画像内の位置を特定できるが、高さ成分のずれが残る。

そこで、カメラ３１とカメラ３２の撮影結果の双方を合成する。これによって特徴点の位置を算出することが可能である。

路側機３０は、抽出した特徴点と、算出した特徴点の位置、データ取得時刻を車載装置１０に送信する。車載装置１０は、これらのデータと、データ取得時刻（路側機３０における撮影時刻）におけるレシーバ１１の絶対座標、さらに車両の形状を用いて設置位置データＤ１を算出する。

また信用度については、つぎのような計算を行なう。まず、信用度の要因、すなわちレシーバの車体に対する相対位置誤差の要因として、外部環境、自車速度、特徴点の数、測定回数を考える。

外部環境については、相対位置を計算するために用いる絶対位置の誤差は、測位衛星からのマルチパスが大きな要因と考えられるので、路側機３０周辺の環境パラメータαを路側機側に設定しておく。このαの値は、ビル群の中など遮蔽物の近傍に存在する路側機では大きく、周辺に遮蔽物の無い環境では小さくする。

自車両の速度については、路側機３０が撮像する際の自車両の速度が特徴点の絶対位置に影響を及ぼすと考えられる。そこで、自車両の速度をｖ、路側機３０の撮影速度（シャッター速度など）をｓ、自車速度による特徴点の絶対位置誤差をＥｖとすると、

である。

特徴点の数については、一回の撮影で特徴点の検知数が多いほどレシーバの相対位置誤差は小さくなるので、特徴点の検知数をｎ、特徴点からＧＰＳレシーバの相対位置誤差をΔｘｉ（１．．ｎ）とすると、

となる。ここで、Δｘｉについては、特徴点の種類に依存するものとし、大きな特徴点や区別が難しいものはΔｘｉが大きくなるようにする。

さらに測定回数をｍとして、外部環境からの誤差、自車速度の誤差、特徴点の検知数を考慮すると、レシーバの相対位置誤差は、

として求めることが出来る。この値の逆数が信用度に対応するので、その値によって５段階に分割して、１〜５の信用度を得ることが出来る。

以上説明してきたように、本実施例にかかる車載装置１０は、ＧＰＳレシーバ１１が準天頂衛星を利用して高精度な測位を行ない、その測位結果と路側機３０が画像認識によって特定した自車両の位置とを比較することで、ＧＰＳレシーバ１１の車体に対する相対位置を特定すると共に、相対位置情報の信用度を求め、信用度に応じてユーザに提供する位置情報利用サービスを選択する。そのため、ユーザに負担を強いることなく位置測位精度を向上し、かつ測位精度に応じて適切なサービスを提供することができる。

なお、本実施例に示した構成および動作はあくまでも一例であり、本発明は適宜変形して実施することが出来る。例えば、信用度の算定方法や、提供するサービスの種類、その選択方法、さらに外部からの自車両位置情報取得元など、任意に変更することが可能である。

以上のように、本発明にかかる車両位置特定装置および車両位置特定方法は、車両の位置特定に有用であり、特に高精度な位置情報を利用したサービスの提供に適している。

本発明の概要について説明する説明図である。 本発明の実施例である車載装置の概要構成を説明する説明図である。 路側機のカメラ配置について説明する説明図である。 信用度と提供サービスの選択について説明する説明図である。 車載装置と路側機の処理動作について説明するフローチャートである。 車両位置座標計算処理について説明するフローチャートである。 画像処理の具体例について説明する説明図である。

符号の説明

１０ 車載装置
１１ ＧＰＳレシーバ
１２ ナビゲーションユニット
１３ 衝突防止ユニット
１４ 車内通知系
１５ 動作制御系
１６ 車両間通信部
２０ 設置情報管理部
２１，３４ 路車間通信部
２２ 提供サービス選択部
３０ 路側機
３１，３２ カメラ
３３ 車両位置算出部

Claims (6)

1. 車両に設置され、測位衛星から送信された電波を受信する受信手段と、
   前記受信手段による受信結果に基づいて前記受信手段の座標を測定する測定手段と、
   車両外部から自車両の位置に関する車両位置情報を取得する通信手段と、
   前記受信手段の座標および車両位置情報に基づいて、受信手段の車両への設置位置を算出する算出手段とを備えていることを特徴とする車両位置特定装置。
2. 前記受信手段の車両への設置位置の信用度を管理する設置位置管理手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の車両位置特定装置。
3. 前記設置位置管理手段は、前記設置位置を求めた際の外部環境、自車速度、前記路即機が画像認識に用いた特徴点、前記設置位置の測定回数のうち、少なくともいずれかを用いて前記信用度を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の車両位置特定装置。
4. 前記設置位置の信用度に基づいて、車両位置情報を用いて提供可能な機能を選択する提供機能選択手段をさらに備えていることを特徴とする請求項２または３に記載の車両位置特定装置。
5. 前記設置位置管理手段は、前記信用度を段階的に設定し、前記提供機能選択手段は、信用度の段階に対応して経路案内機能および／または衝突防止支援機能の内容を変更することを特徴とする請求項４に記載の車両位置特定装置。
6. 車両に設置された受信手段によって測位衛星から送信された電波を受信する受信工程と、
   前記受信工程による受信結果に基づいて前記受信手段の座標を測定する測定工程と、
   車両外部から自車両の位置に関する車両位置情報を取得する通信工程と、
   前記受信手段の座標および車両位置情報に基づいて、受信手段の車両への設置位置を算出する算出工程とを含んでいることを特徴とする車両位置特定方法。

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