JP2008250488A - 走行レーン判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行環境やドライバ意図、道路形状に影響されることなく精度良く車両の走行レーンを判定する。
【解決手段】情報処理部１は、車速が設定車速以上で、且つ、道路地図情報より複数の走行レーンが存在する道路上を走行している車車間通信が確立されている他車両の中から判定対象とする車両を選択し、判定対象が旋回走行状態の場合は、運転状態を基に判定対象の旋回半径を演算し、該旋回半径と予め設定しておいた閾値とを比較して走行レーンを判定する一方、判定対象が直進走行状態の場合は、過去に走行レーンを走行した車両位置の分布を基に判定対象の位置座標を座標変換し、該座標変換した位置座標の値と予め設定しておいた閾値とを比較して走行レーンを判定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車車間通信等を介して取得した他車両の情報を基に該他車両の道路上の走行レーンを精度良く判定する走行レーン判定装置に関する。

従来より、ディスプレイに表示された道路上に車両を表示するナビゲーション装置等の車両のマップマッチングにおいては、道路が複数の走行レーンを有している場合、地図データとして各走行レーン毎にノードデータが付されていることがないため、車両位置が実際の走行レーンとは異なる位置に表示され、見る者に違和感を与える場合がある。

このため、例えば、特開２００５−２２１４２７号公報では、ＧＰＳ（Global Positioning System；全世界測位衛星システム）による絶対位置情報に基づいたマップマッチングにより、現在走行中の道路に関する走行レーンの数を地図データから読み出し、読み出した走行レーン数と現在の車速とに基づいて何番目の走行レーンを走行中か判定する（すなわち、高速であるほど追い越し車線寄りと判定する）技術が開示されている。
特開２００５−２２１４２７号公報

しかしながら、上述の特許文献１の走行レーンを判定する技術では、車速に応じて走行レーンを判定しようとするため、走行環境やドライバ意図によっては精度の良い走行レーンの判定ができないという問題がある。すなわち、走行環境やドライバの意図によっては、走行車線の車両の方が追い越し車線の車両よりも速度が高い場合があり、また、道路渋滞により、走行レーンが異なっても殆ど車速差が無い場合がある。更に、カーブ等においては、追い越し車線に位置していても、速度を落として走行する場合等がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、走行環境やドライバ意図、道路形状に影響されることなく精度良く車両の走行レーンを判定することができる走行レーン判定装置を提供することを目的としている。

本発明は、道路上を走行する車両の中から車両が走行する走行レーンを判定する判定対象を選択する判定対象選択手段と、上記判定対象の存在位置を検出する存在位置検出手段と、上記判定対象の運転状態を検出する運転状態検出手段と、上記判定対象が旋回走行状態か直進走行状態かを判定する走行状態判定手段と、上記判定対象が旋回走行状態の場合は、上記判定対象の運転状態に基づき走行レーンを判定する一方、上記判定対象が直進走行状態の場合は、上記判定対象の存在位置に基づき走行レーンを判定する走行レーン判定手段とを備えたことを特徴としている。

本発明による走行レーン判定装置によれば、走行環境やドライバ意図、道路形状に影響されることなく精度良く車両の走行レーンを判定することが可能となる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図７は本発明の実施の一形態を示し、図１は走行レーン判定装置の全体構成図、図２は走行レーン判定プログラムのフローチャート、図３はカーブ走行レーン判定処理のフローチャート、図４は直線路走行レーン判定処理のフローチャート、図５は走行レーンを走行する様々な車両の一例を示す説明図、図６はカーブにおける旋回半径演算の説明図、図７は直進路走行レーン判定の説明図である。

図１において、符号１は車両に搭載される走行レーン判定装置の情報処理部を示し、マイクロコンピュータなどのコンピュータを主体に構成されている。この情報処理部１には、情報送受信部２、合成画像データ記憶部３、地図データ記憶部４が双方向通信可能に接続されていると共に、入力側には、運転状態検出手段５が接続されている。また、情報処理部１の出力側には、表示駆動部６を介して液晶モニタなどの表示部７が接続されており、この表示部７は、インストルメントパネル上の運転者の見やすい位置に配設されている。

情報送受信部２は、無線ＬＡＮなど１００[m]程度の通信エリアを有する狭域無線通信を備えており、サーバなどを介さずに他の車両と直接通信を行い、情報の送受信を行う車車間通信機能と、複数のＧＰＳ衛星からの測位データを受信するＧＰＳ受信機能との双方を有している。

車車間通信機能では、他の車両との相互通信により、車両情報、走行情報などを交換する。車両情報としては車種（本形態では、乗用車、トラック、二輪車の３車種）を示す固有情報があり、また、走行情報としては車速、ハンドル角、当該車両がＧＰＳ衛星を通じて取得した位置座標情報等の、状況によって変化する情報が含まれている。

このように、情報送受信部２は、存在位置検出手段、及び、運転状態検出手段としての機能を有して構成されている。

合成画像データ記憶部３には、三次元表示される道路の背景画像データ、この背景画像データ上に合成される車種毎の車両画像データ、及び、表示部７に必要に応じてポップアップ表示するポップアップウインドウに表示されるアイコンデータなどが格納されている。

地図データ記憶部４には、表示部７に道路地図画像として表示させる地図データが格納されている。尚、合成画像データ記憶部３、及び地図データ記憶部４は、ＣＤ、ＤＶＤ、ハードディスク（ＨＤＤ）等の大容量記憶媒体で構成されている。

運転状態検出手段５は、車両の運転状態を検出するセンサ・スイッチ類の総称であり、車速Ｖを検出する車速センサ、ハンドル角θＨを検出するハンドル角センサ、ブレーキの踏み込みを検出するブレーキスイッチ、右左折を事前に検知するターンシグナルスイッチ等がある。

上述した情報処理部１は、情報送受信部２で受信したＧＰＳ衛星からの測位情報に基づき自車両の現在の位置座標を求め、表示部７に表示されている道路地図画像上にシンボル化された自車両を表示する。

情報処理部１は、情報送受信部２を介し、車車間通信により受信した他車両の車両情報、走行情報に基づき、道路上における他車両が走行する走行レーンを、後述する走行レーン判定プログラムを実行して判定し、道路地図画像に正しく表示するように構成されている。具体的には、情報処理部１は、車速が設定車速以上で、且つ、道路地図情報より複数の走行レーンが存在する道路上を走行している車車間通信が確立されている他車両の中から判定対象とする車両を選択し、判定対象が旋回走行状態の場合は、判定対象の運転状態に基づき走行レーンを判定する一方、判定対象が直進走行状態の場合は、判定対象の存在位置に基づき走行レーンを判定する。このように、情報処理部１は、判定対象選択手段、走行状態判定手段、走行レーン判定手段としての機能を有して構成されている。

情報処理部１において実行される走行レーン判定プログラムは、図２〜図４のフローチャートに従って処理される。
図２は、走行レーン判定プログラムのフローチャートであり、まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１で判定対象の選択を実行する。この選択は、車速が設定車速以上（例えば、１０km/h以上）で、且つ、道路地図情報より複数の走行レーンが存在する道路上を走行している車車間通信が確立されている他車両の中から判定対象とする車両を選択する。例えば、図５の例では、Ｃ１〜Ｃ４の他車両が、順に選択される。

次に、Ｓ１０２に進み、Ｓ１０１で選択した判定対象が、旋回走行状態か否かを判定する。この判定は、車車間通信により取得されるハンドル角によって判定し、例えば、判定対象のハンドル角の絶対値が設定値以上となっている時間が、一定時間以上連続している場合に旋回走行状態と判定する。尚、ハンドル角以外にも横加速度等のパラメータを取得できるのであれば、そのパラメータの絶対値が設定値以上となっている時間が、一定時間以上連続している場合に旋回走行状態と判定するものであっても良い。また、道路地図情報における判定対象の位置がカーブ位置に存在する場合を旋回走行状態と判定しても良い。

そして、Ｓ１０２の判定の結果、判定対象が旋回走行状態と判定した場合、Ｓ１０３に進み、後述する図３に示す、カーブ走行レーン判定処理を実行してプログラムを抜ける。

逆に、旋回走行状態ではない、すなわち、直進走行状態と判定した場合は、Ｓ１０４に進み、後述する図４に示す、直進路走行レーン判定処理を実行してプログラムを抜ける。

図５においては、上述のＳ１０２の判定の結果、車両Ｃ１、及び、車両Ｃ２が旋回走行状態、車両Ｃ３、及び、車両４が直進走行状態と判定される。

次に、上述のＳ１０３で実行されるカーブ走行レーン判定処理を、図３のプログラムで説明する。
まず、Ｓ２０１で判定対象の移動量Ｌｉを演算する。この移動量Ｌｉとは、図６に示すように、１サンプリングタイムτにおいて判定対象が移動する移動量であり、判定対象の車速をＶｉとして、例えば、
Ｌｉ＝Ｖｉ・τ …（１）
にて演算できる。尚、単に、判定対象から送信されてくる位置変化を基に演算するようにしても良い。

次いで、Ｓ２０２に進み、判定対象の移動角度φｉを演算する。この移動角度φｉとは、図６に示すように、原点Ｏを中心とする旋回半径Ｒｉで判定対象が移動したとして、上述のＳ１０１で演算した移動量Ｌｉによって生じる角度のことである。

図６においては、ＡＢ≒ＢＣ≒弧ＢＣ＝Ｌｉの関係が成立するため、判定対象のハンドル角をθHiとして、判定対象の移動角度φｉは、以下の（２）式により演算される。
φｉ[deg]＝∠ＡＯＢ≒∠ＡＢＣ＝∫_ｔ ^ｔ＋τ（θHi）ｄｔ …（２）

次に、Ｓ２０３に進み、例えば、以下の（３）式により、判定対象の旋回半径Ｒｉを演算する。
Ｒｉ[rad]＝Ｌｉ／（φｉ・（π／１８０）） …（３）

尚、移動角度φｉが十分小さいとき（｜φｉ｜＜１のとき）には、以下の（３）’式により、旋回半径Ｒｉを演算することもできる。
Ｒｉ＝Ｌｉ／tan（φｉ）≒Ｌｉ／φｉ …（３）’

次いで、Ｓ２０４に進み、上述のＳ２０３で演算した旋回半径Ｒｉと、予め設定しておいた旋回半径の判定閾値Ｒｃ（後述する）とを比較する。そして、この比較の結果、旋回半径Ｒｉが判定閾値Ｒｃよりも大きい場合（Ｒｉ＞Ｒｃの場合）、Ｓ２０５に進み、カーブ外側レーンを走行と判定し、出力してＳ２０７に進む。例えば、図５における、第２レーンを走行する車両Ｃ１の場合である。

また、比較の結果、旋回半径Ｒｉが判定閾値Ｒｃ以下の場合（Ｒｉ≦Ｒｃの場合）、Ｓ２０６に進み、カーブ内側レーンを走行と判定し、出力してＳ２０７に進む。例えば、図５における、第１レーンを走行する車両Ｃ２の場合である。

Ｓ２０５、或いは、Ｓ２０６からＳ２０７に進むと、判定閾値Ｒｃを、例えば、以下の（４）式により更新してプログラムを抜ける。
Ｒｃ＝（１／ｋ）・Σ_ｉ＝１ ^ｋ（Ｒｉ） …（４）

すなわち、判定閾値Ｒｃは、今まで判定に用いてきた当該道路を旋回する判定対象の旋回半径の平均値であり、初期値としては、道路地図情報から取得される旋回半径の値が設定される。

尚、こうした旋回半径を求めてカーブ外側レーン走行かカーブ内側レーン走行かを判定する場合、例えば、２台のカーブを走行する車両の判定においては、単に、その旋回半径の大小で、カーブ外側レーン走行かカーブ内側レーン走行かを判定することができる。すなわち、旋回半径が大きい車両がカーブ外側レーン走行と判定し、旋回半径が小さい車両がカーブ内側レーン走行と判定するのである。

次に、上述のＳ１０４で実行される直進路走行レーン判定処理を、図４のプログラムで説明する。
まず、Ｓ３０１で、当該道路を走行した過去の車両の座標データについて最小二乗法を適用し、直線近似式における傾きａを演算する。例えば、過去の車両の座標データが、図７（ａ）に示すように、Ｘ−Ｙ絶対座標（緯度−経度絶対座標）で得られている場合、この座標データの直線（ｙ＝ａ・ｘ＋ｂ）が、図７（ｂ）中の直線で示すように与えられ、この直線の傾きａを演算するのである。尚、図７中、「・」印は、第１レーンを走行する車両（例えば、図５の車両Ｃ３）の位置座標のデータ、「×」印は、第２レーンを走行する車両（例えば、図５の車両Ｃ４）の位置座標のデータを示す。
この傾きａの演算は、例えば、以下の（５）式により演算される。
ａ＝（ｎ・（Σ_ｉ＝１ ^ｎ（ｘｉ・ｙｉ））−（Σ_ｉ＝１ ^ｎ（ｘｉ））・（Σ_ｉ＝１ ^ｎ（ｙｉ）））
／（ｎ・（Σ_ｉ＝１ ^ｎ（ｘｉ^２））−（Σ_ｉ＝１ ^ｎ（ｘｉ））^２） …（５）

尚、ｙ切片ｂは、以下の（６）式により演算される。
ｂ＝（（Σ_ｉ＝１ ^ｎ（ｘｉ^２））・（Σ_ｉ＝１ ^ｎ（ｙｉ））
−（Σ_ｉ＝１ ^ｎ（ｘｉ・ｙｉ））・（Σ_ｉ＝１ ^ｎ（ｘｉ）））／
（ｎ・（Σ_ｉ＝１ ^ｎ（ｘｉ^２））−（Σ_ｉ＝１ ^ｎ（ｘｉ））^２） …（６）

次に、Ｓ３０２に進み、Ｓ３０１で演算した傾きａを基に、図７（ｂ）中に示すように、水平方向とのなす角θを、以下の（７）式により演算する。
θ＝arctan（ａ） …（７）

次いで、Ｓ３０３に進み、Ｓ３０２で演算したなす角θを用い、リアルタイムで得られる、その時点での判定対象の位置座標（ｘｉ，ｙｉ）を、以下の（８）式により座標変換し、変換座標（ｘｉ’，ｙｉ）を取得する。

すなわち、この（８）式による座標変換は、図７（ｃ）に示すように、角度（なす角θ）をもって分布する各位置座標（ｘｉ，ｙｉ）を、原点を中心に時計回りに回転させて水平に変換する変換式となっている。これにより、例えば、図７（ｃ）中、「・」印で示される第１レーンを走行する車両Ｃ３のＹ座標と、「×」印で示される第２レーンを走行する車両Ｃ４のＹ座標との間には明確な差異が生じるのである。

次いで、Ｓ３０４に進み、上述のＳ３０３で取得した変換座標（ｘｉ’，ｙｉ’）のＹ座標ｙｉ’と、予め設定しておいた閾値ｙｃ（後述する）とを比較する。そして、この比較の結果、Ｙ座標ｙｉ’が閾値ｙｃより大きい場合（ｙｉ’＞ｙｃの場合）、Ｓ３０５に進み、第２レーン走行と判定し、出力してＳ３０７に進む。例えば、図５における、第２レーンを走行する車両Ｃ４の場合である。

また、比較の結果、Ｙ座標ｙｉ’が閾値ｙｃ以下の場合（ｙｉ’≦ｙｃの場合）、Ｓ３０６に進み、第１レーン走行と判定し、出力してＳ３０７に進む。例えば、図５における、第１レーンを走行する車両Ｃ３の場合である。

Ｓ３０５、或いは、Ｓ３０６からＳ３０７に進むと、閾値ｙｃを、例えば、以下の（９）式により更新してプログラムを抜ける。
ｙｃ＝（１／ｋ）・Σ_ｉ＝１ ^ｋ（ｙｉ’） …（９）

すなわち、閾値ｙｃは、今まで判定に用いてきた当該道路を直進走行する判定対象の座標変換したＹ座標の平均値であり、初期値としては、道路地図情報から取得される値が設定される。

尚、こうした座標変換したＹ座標ｙｉ’の値で走行レーンの判定を行う場合、例えば、２台の直進走行する車両の判定においては、単に、座標変換したＹ座標ｙｉ’の大小で走行レーンの判定を行うこともできる。すなわち、座標変換したＹ座標ｙｉ’が小さい車両が第１レーンを走行する車両であり、座標変換したＹ座標ｙｉ’が大きい車両が第２レーンを走行する車両と判定するのである。

このように、本実施の形態によれば、判定対象が旋回走行状態の場合は、判定対象の運転状態に基づき走行レーンを判定する一方、判定対象が直進走行状態の場合は、判定対象の存在位置に基づき走行レーンを判定するようになっている。このため、走行環境やドライバ意図、道路形状に影響されることなく精度良く車両の走行レーンを判定することが可能となっている。

尚、本実施の形態においては、図５の例のように、走行レーンが２レーンの場合で説明したが、更に、複数の走行レーンであっても同様に適用できる。この場合、複数（走行レーン数−１）の判定閾値Ｒｃ、及び、閾値ｙｃを用いて、順次走行レーンを判定すれば良い。

走行レーン判定装置の全体構成図 走行レーン判定プログラムのフローチャート カーブ走行レーン判定処理のフローチャート 直線路走行レーン判定処理のフローチャート 走行レーンを走行する様々な車両の一例を示す説明図 カーブにおける旋回半径演算の説明図 直進路走行レーン判定の説明図

符号の説明

１ 情報処理部（判定対象選択手段、走行状態判定手段、走行レーン判定手段）
２ 情報送受信部（存在位置検出手段、運転状態検出手段）
３ 合成画像データ記憶部
４ 地図データ記憶部

Claims (3)

1. 道路上を走行する車両の中から車両が走行する走行レーンを判定する判定対象を選択する判定対象選択手段と、
   上記判定対象の存在位置を検出する存在位置検出手段と、
   上記判定対象の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   上記判定対象が旋回走行状態か直進走行状態かを判定する走行状態判定手段と、
   上記判定対象が旋回走行状態の場合は、上記判定対象の運転状態に基づき走行レーンを判定する一方、上記判定対象が直進走行状態の場合は、上記判定対象の存在位置に基づき走行レーンを判定する走行レーン判定手段と、
   を備えたことを特徴とする走行レーン判定装置。
2. 上記走行レーン判定手段は、上記判定対象が旋回走行状態の場合、上記運転状態を基に上記判定対象の旋回半径を演算し、該旋回半径と予め設定しておいた閾値とを比較して走行レーンを判定することを特徴とする請求項１記載の走行レーン判定装置。
3. 上記走行レーン判定手段は、上記判定対象が直進走行状態の場合、過去に走行レーンを走行した車両位置の分布を基に上記判定対象の位置座標を座標変換し、該座標変換した位置座標の値と予め設定しておいた閾値とを比較して走行レーンを判定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の走行レーン判定装置。

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