JP2015206649A - 道路地図データおよびナビゲーション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の車線を含む道路の地図を表す道路地図データのデータ量を低減する
【解決手段】道路地図データは、中心点情報と、横断点情報を備える。中心点情報は、道路の中心線ＣＬ上に配置される複数の中心点３０の位置を示す。横断点情報は、複数の中心点３０から中心線ＣＬに対して垂直な横断線ＴＬのそれぞれについて、車線境界線ＬＢと交わる横断点４０の位置を示す。
【選択図】図３

Description

本発明は、道路地図データと、道路地図データを利用するナビゲーション装置に関する。

従来、道路上の点を示すサンプリング点群に基づき、道路部分の少なくとも一部を直線、クロソイド曲線または円弧のうちの一つによって近似することにより、限られたデータ量で高精度の電子化道路地図を作成する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開平９−１８５３２２号公報

走行中の車両が自車両の位置情報を取得するために、ＧＰＳ（Global Positioning System）で代表される全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）が用いられている。

近年、ＧＮＳＳ測位の精度向上に加え、地域的衛星測位システム(ＲＮＳＳ：Regional Navigation Satellite System)の利用等により、車両が走行している車線を、限られたデータ量で特定することを可能とする道路地図の作成が求められている。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、複数の車線を含む道路の地図を表す道路地図データのデータ量を低減し、かつ走行車線の特定を容易にすることを目的とする。

上記目的を達成するためになされた第１発明は、複数の車線を含む道路である複数車線道路の地図を表す道路地図データであって、基幹点情報と、車線交点情報とを備える。
基幹点情報は、複数車線道路を車両が走行するときに車両が走行する進行方向に対して右側を進行方向右側とし、進行方向に対して左側を進行方向左側とし、複数車線道路における進行方向右側の端部を構成する線を右側側線とし、複数車線道路における進行方向左側の端部を構成する線を左側側線として、右側側線および左側側線の何れか一方の線上に配置される複数の基幹点の位置を示す。

車線交点情報は、右側側線および左側側線のうち、その線上に基幹点が設定された線を設定線とし、基幹点が設定されていない線を非設定線として、複数の基幹点のそれぞれについて、基幹点を通過して非設定線へ向かい且つ設定線に対して垂直な線を横断線として、複数の横断線のそれぞれについて、車線の境界を示す車線境界線と交わる車線交点の位置を示す。

このように構成された第１発明の道路地図データでは、設定線上に配置された複数の基幹点の配置間隔に応じた数の車線交点が車線境界線上に配置され、この複数の車線交点により、車線境界線の位置を表す。これにより、車両の現在位置と、複数の車線交点の位置とを比較することにより、車両が走行している車線を特定することが可能となる。そして、第１発明の道路地図データでは、基幹点と車線交点とにより道路と車線の形状を表現しているため、道路地図データのデータ量を低減することができ、さらに、道路地図データのデータ量の低減に伴い、走行車線の特定を容易にすることが可能となる。

また第１発明の道路地図データでは、車線交点情報に、対応する車線に関連する情報が付加されるようにするとよい。これにより、車線交点情報に付加されている情報が、この車線交点情報に対応する車線に関連するものであることを容易に特定することができる。

また、上記目的を達成するためになされた第２発明は、車両の乗員に対して現在位置から目的地までの経路を案内するナビゲーション装置であって、道路地図記憶手段と、位置情報取得手段と、車線特定手段とを備える。

道路地図記憶手段は、第１発明の道路地図データを記憶する。位置情報取得手段は、車両の現在位置を示す車両位置情報を取得する。車線特定手段は、道路地図データと、車両位置情報とに基づいて、車両が走行している車線を特定する。

このように構成された第２発明のナビゲーション装置は、第１発明の道路地図データを用いて車両が走行している車線を特定することができ、第１発明と同様の効果を得ることができる。

また第２発明のナビゲーション装置では、車線特定手段は、道路地図データにおいて、車両位置情報が示す現在位置から、現在位置付近の横断線に向けて垂線を下ろし、横断線と垂線との交点に基づいて、車両が走行している車線を特定するようにしてもよい。これにより、車両の現在位置から横断線に向けて垂線を下ろして横断線との交点を求めるという簡便な方法で車線を特定することができ、ナビゲーション装置の演算負荷を低減することができる。

ナビゲーション装置１００の構成を示すブロック図である。 道路地図データ１の構成を示すブロック図である。 中心点３０と横断点４０の配置を示す道路の平面図である。 道路地図データ１の具体例を示す図である。 車線特定処理を示すフローチャートである。 中心点３０を特定する方法を示す図である。 走行車線を特定する方法を示す図である。

以下に本発明の実施形態を図面とともに説明する。
本実施形態のナビゲーション装置１００は、車両に搭載され、図１に示すように、位置検出部１０１と、地図データ記憶部１０２と、表示部１０３と、操作入力部１０４と、音声出力部１０５と、制御部１０６とを備える。

位置検出部１０１は、ＧＮＳＳ(Global Navigation Satellite System)やＲＮＳＳ(Regional Navigation Satellite System)等に対応したアンテナを介して受信した測位信号等に基づいて車両の現在位置を検出する。

地図データ記憶部１０２は、道路地図データ１を記憶する。
表示部１０３は、表示装置（不図示）を備え、表示装置の表示画面に各種画像を表示する。

操作入力部１０４は、表示部１０３の表示画面上に設置されたタッチパネルと、表示部１０３の表示画面の周囲に設置されたスイッチとを備える。そして操作入力部１０４は、使用者がタッチパネルおよびスイッチを介して行った入力操作を特定するための入力操作情報を出力する。

音声出力部１０５は、車室内に設置されており、各種情報を音声で車両の乗員に報知する。
制御部１０６は、位置検出部１０１、地図データ記憶部１０２および操作入力部１０４からの入力に基づいて各種処理を実行し、表示部１０３および音声出力部１０５を制御する。

そして制御部１０６は、車両の現在位置を表示部１０３の表示画面に表示する現在位置表示処理を実行する。また制御部１０６は、目的地を設定する入力操作情報が操作入力部１０４から入力すると、現在地から目的地までの経路を案内する経路案内処理を実行する。

次に、道路地図データ１の構造を説明する。
道路地図データ１は、図２に示すように、複数のリンク２と、各リンク２に対する複数の中心点情報３と、各中心点情報３に対する複数の横断点情報４とを備える。すなわち道路地図データ１は、リンク２が上位、中心点情報３が中位、横断点情報４が下位となる階層構造を有している。

リンク２は、ある交差点から次の交差点までの道路情報の集合である。一つのリンク２は道路中心線から進行方向に対して左側の車線の情報で構成される。
リンク２は、複数の中心点情報３を有する。さらにリンク２は、リンクの全長を示す情報、リンク２に含まれる複数の点の座標を示す値のうち最大値および最小値を示す情報、および連結情報を有する。

連結情報は、各リンクのつながりを表す情報である。各リンクは連結情報として、始点ＩＤと終点ＩＤを持つ。例えば、リンクＡとリンクＢとが連結されている場合には、リンクＡの終点ＩＤがリンクＢの始点ＩＤと一致するか、リンクＡの始点ＩＤがリンクＢの終点ＩＤと一致する。また、交差点などでは、一つの始点ＩＤに対して複数の終点ＩＤを有したり、一つの終点ＩＤに対して複数の始点ＩＤを有したりして、複数のリンクが同一のＩＤを有する場合がある。

中心点情報３は、図３に示すように、道路の中心線ＣＬに沿って、中心線ＣＬ上に、予め設定された点設定間隔ＳＤで配置される中心点３０に関連する情報である。中心点情報３は、複数の横断点情報４を有する。さらに中心点情報３は、中心点３０の高さを示す情報と、リンク始点からの距離を示す情報を有する。なお、点設定間隔ＳＤは左カーブにおいては横断線が互いに交差しないレベルの間隔を空ける必要がある。また、後述の車線認識において車線特定の精度が低下しない様に間隔を小さくする必要がある。

横断点情報４は、図３に示すように、中心線ＣＬ上に配置された複数の中心点３０のそれぞれについて、中心線ＣＬに対して垂直な横断線ＴＬと、中心線ＣＬ、車線境界線ＬＢまたは外側線ＬＥとが交差する横断点４０に関連する情報である。

横断点情報４は、横断点４０の位置の座標を示す位置情報と、道路属性情報（後述）を有する。横断点４０の位置情報は２次元座標で表される。すなわち、横断点４０の位置情報は高さを示す情報を有していない。このため、横断点４０の高さは、横断点４０が属する中心点３０の高さと同じであるとしている。

また、中心線ＣＬ上の横断点４０の位置は中心点３０の位置と一致している。そして横断点情報４は、横断点４０の位置情報を２次元座標で有している。このため、中心点３０における２次元座標での位置は、中心線ＣＬ上の横断点４０の位置情報を参照することにより取得することができる。なお、上述のように中心点情報３は、複数の横断点情報４を有する。したがって中心点情報３は、対応する中心点３０の位置情報を有している。

また、横断点情報４が有する道路属性情報は、進行方向属性および横断方向属性の少なくとも１つを有している。また、横断点情報４が有する道路属性情報は、装置がもつ機能に合わせて選択することができる。

進行方向属性は、道路の進行方向に対する属性であり、例えば、右折レーン、左折レーン、直進レーン、バスレーン、登坂車線、路面電車、分離帯、合流および分岐などが挙げられる。そして横断点情報４は、上記進行方向属性を１または複数有する。なお、上記の右折レーン、左折レーンおよび直進レーンという進行方向属性はそれぞれ、右折専用レーン、左折専用レーンおよび直進専用レーンを示しているのではない。例えば、左折直進レーンを示す場合には、横断点４０は、進行方向属性として左折レーンと直進レーンを有する。

横断方向属性は、道路の横断方向における属性であり、例えば、交差点入口、交差点出口、横断歩道入口、横断歩道出口および停止線などが挙げられる。
図４は、１つの道路単位における中心点３０と横断点４０の配置の具体例を示す図である。図４において、「○」は中心点３０を、「×」は横断点４０を、直線は横断線を示す。また横断線ＴＬ１，ＴＬ２は交差点の出口または入り口を示す。横断線ＴＬ３，ＴＬ４は横断歩道を示す。横断線ＴＬ５は停止線を示す。

このように構成されたナビゲーション装置１００において、制御部１０６は、車線特定処理を実行する。
ここで、制御部１０６が実行する車線特定処理の手順を説明する。車線特定処理は、制御部１０６の動作中に繰り返し実行される処理である。

この車線特定処理が実行されると、制御部１０６は、図５に示すように、まずＳ１０にて、位置検出部１０１が検出した最新の位置情報を位置検出部１０１から取得し、自車両の現在位置を特定する。

そしてＳ２０にて、Ｓ１０で特定した現在位置に基づいて、自車両が位置するリンク２を特定する。具体的には、まず、複数のリンク２の中から１つのリンク２を選択する。その後、選択したリンク２に含まれる複数の点の座標を示す値のうち最大値および最小値を示す情報を用いてリンク２の範囲を示す矩形を形成し、この矩形内に自車両の現在位置が含まれているか否かを判断する。ここで、矩形内に自車両の現在位置が含まれている場合には、選択したリンク２を、自車両が位置するリンク２として特定する。一方、矩形内に自車両の現在位置が含まれていない場合には、これまでに選択されていない他のリンク２を新たに選択し、選択したリンク２の範囲を示す矩形内に自車両の現在位置が含まれているか否かの判断を行う。これらの処理を、自車両が位置するリンク２を特定することができるまで繰り返す。

そして、Ｓ２０において自車両が位置するリンク２を特定すると、Ｓ３０に移行し、Ｓ２０で特定したリンク２に属する中心点情報３の中心点３０の中から、自車両に最も近い中心点３０を特定する。

具体的には、まず、Ｓ２０で特定したリンク２に属する中心点情報３のｎ個（ｎは２以上の整数）の中心点３０（リンク２の始点から近い順に中心点３０₀，３０₁，３０₂，・・・，３０_n-1と表記する）で構成される中心点列の中から、図６に示すように、互いに隣接する２個の中心点３０_i-1と中心点３０_iを選択する（ｉ＝１，２，・・・・，ｎ−１）。

次に、中心点３０_i-1と、中心点３０_i-1に属する横断点４０とを通過する直線Ｌ１_i-1を形成するとともに、中心点３０_iと、中心点３０_iに属する横断点４０とを通過する直線Ｌ１_iを形成する。さらに、中心点３０_i-1と中心点３０_iとを通過する直線Ｌ２_i-1を形成する。

そして、予め設定された中心点特定判断条件（後述）が成立しているか否かを判断する。ここで、中心点特定判断条件が成立している場合には、中心点３０_i-1を、自車両に最も近い中心点３０として特定する。一方、中心点特定判断条件が成立していない場合には、これまでに選択されていない２個の中心点３０_i-1と中心点３０_iを選択し、選択した２個の中心点３０_i-1と中心点３０_iについて、中心点特定判断条件が成立しているか否かを判断する。これらの処理を、自車両に最も近い中心点３０を特定することができるまで繰り返す。

なお、中心点特定判断条件は、以下の３つの判断条件が全て成立することである。第１の判断条件は、直線Ｌ１_i-1において横断点４０から中心点３０_i-1に向かう方向に対して左側に自車両現在位置Ｐが配置されていることである。第２の判断条件は、直線Ｌ１_iにおいて横断点４０から中心点３０_iに向かう方向に対して右側に自車両現在位置Ｐが配置されていることである。第３の判断条件は、直線Ｌ２_i-1において中心点３０_i-1から中心点３０_iに向かう方向に対して左側に自車両現在位置Ｐが配置されていることである。

そして、Ｓ３０において自車両に最も近い中心点３０を特定すると、図５に示すように、Ｓ４０に移行し、Ｓ３０で特定した中心点３０に対応する中心点情報３に属する横断点情報４を用いて、自車両の走行車線を特定する。

具体的には、まず、Ｓ３０で特定した中心点情報３に属する横断点情報４のｍ個（ｍは２以上の整数）の横断点４０（中心点３０から近い順に横断点４０₀，４０₁，４０₂，・・・，４０_m-1と表記する）で構成される横断点列の中から、図７に示すように、互いに隣接する２個の横断点４０_j-1と横断点４０_jを選択する（ｊ＝１，２，・・・・，ｍ−１）。

次に、横断点４０_j-1と横断点４０_jと結ぶ直線Ｌ３_jを形成する。そして、自車両現在位置Ｐから直線Ｌ３_jに向けて垂線ＰＬを下ろし、垂線ＰＬと直線Ｌ３_jとが交差するか否かを判断する。ここで、垂線ＰＬと直線Ｌ３_jとが交差する場合には、自車両の進行方向に対して最も右側の車線を右側から０番目とした時、右側からｊ−１番目の車線を、自車両の走行車線として特定する。一方、垂線ＰＬと直線Ｌ３_jとが交差していない場合には、これまでに選択されていない２個の横断点４０_j-1と横断点４０_jを選択し、選択した２個の横断点４０_j-1と横断点４０_jと結ぶ直線Ｌ３_jが垂線ＰＬと交差するか否かを判断する。これらの処理を、自車両の走行車線を特定することができるまで繰り返す。

そして、Ｓ４０において自車両の走行車線を特定すると、車線特定処理を一旦終了する。
このように構成された道路地図データ１は、中心点情報３と、横断点情報４とを備える。

中心点情報３は、道路の中心線ＣＬ上に配置される複数の中心点３０の位置を示す。横断点情報４は、複数の中心点３０から中心線ＣＬに対して垂直な横断線ＴＬのそれぞれについて、車線境界線ＬＢと交わる横断点４０の位置を示す。

このように道路地図データ１は、中心線ＣＬ上に配置された複数の中心点３０の配置間隔に応じた数の横断点４０が車線境界線ＬＢ上に配置され、この複数の横断点４０により、車線境界線ＬＢの位置を表す。これにより、車両の現在位置と、複数の横断点４０の位置とを比較することにより、車両が走行している車線を特定することが可能となる。さらに道路地図データ１では、中心点３０と横断点４０とにより道路と車線の形状を表現しているため、道路地図データ１のデータ量を低減することができ、さらに、道路地図データ１のデータ量の低減に伴い、走行車線の特定を容易にすることが可能となる。

また道路地図データ１では、横断点情報４に、対応する車線に関連する道路属性情報が付加される。これにより、横断点情報４に付加されている道路属性情報が、この横断点情報４に対応する車線に関連するものであることを容易に特定することができる。

またナビゲーション装置１００では、地図データ記憶部１０２が道路地図データ１を記憶する。また位置検出部１０１が、車両の現在位置を検出する。そしてナビゲーション装置１００は、道路地図データ１と、車両の現在位置とに基づいて、車両が走行している車線を特定する（Ｓ１０〜Ｓ４０）。

このようにナビゲーション装置１００は、道路地図データ１を用いて、車両が走行している車線を特定することができ、道路地図データ１を記憶するために地図データ記憶部１０２が必要とする記憶容量を低減することができる。

またナビゲーション装置１００は、道路地図データ１において、自車両現在位置から、自車両現在位置付近の横断線ＴＬに向けて垂線ＰＬを下ろし、横断線ＴＬと垂線ＰＬとの交点に基づいて、車両が走行している車線を特定する（Ｓ４０）。これにより、車両の現在位置から横断線ＴＬに向けて垂線ＰＬを下ろして横断線ＴＬとの交点を求めるという簡便な方法で車線を特定することができ、ナビゲーション装置１００の演算負荷を低減することができる。

以上説明した実施形態において、中心点情報３は本発明における基幹点情報、横断点情報４は本発明における車線交点情報、中心点３０は本発明における基幹点、横断点４０は本発明における車線交点、中心線ＣＬは本発明における右側側線および設定線、外側線ＬＥは本発明における左側側線および非設定線である。

また、地図データ記憶部１０２は本発明における道路地図記憶手段、位置検出部１０１は本発明における位置情報取得手段、Ｓ１０〜Ｓ４０の処理は本発明における車線特定手段である。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。
例えば上記実施形態では、本発明の基幹点に相当する中心点３０を中心線ＣＬ上に配置するものを示したが、本発明の基幹点を外側線ＬＥ上に配置するようにしてもよい。

また上記実施形態では、中心点３０と同じ位置に配置されている横断点４０の位置情報を中心点３０の位置情報とするものを示した。しかし、中心点３０と同じ位置に配置されている横断点４０の横断点情報４を中心点情報３から削除し、中心点３０の位置情報を中心点情報３に付加するようにしてもよい。

また上記実施形態では、横断点情報４が、交差点入口および交差点出口などの横断方向属性を有しているものを示した。しかし、リンク２が、交差点入口および交差点出口に該当する中心点３０を識別する中心点識別情報を有するようにしてもよい。これにより、中心点識別情報で特定される中心点３０の位置と、Ｓ３０で特定される中心点３０の位置とに基づいて、車両の現在位置から交差点入口および交差点出口までの距離を算出することができる。

また上記実施形態では、Ｓ３０において、選択した２個の中心点３０_i-1と中心点３０_iのうち中心点３０_i-1を、自車両に最も近い中心点３０として特定するものを示した。しかし、中心点３０_iを、自車両に最も近い中心点３０として特定するようにしてもよい。

１…道路地図データ、２…リンク、３…中心点情報、４…横断点情報、３０…中心点、４０…横断点、１００…ナビゲーション装置、１０１…位置検出部、１０２…地図データ記憶部、１０３…表示部、１０４…操作入力部、１０５…音声出力部、１０６…制御部

Claims (4)

1. 複数の車線を含む道路である複数車線道路の地図を表す道路地図データであって、
   前記複数車線道路を車両が走行するときに前記車両が走行する進行方向に対して右側を進行方向右側とし、前記進行方向に対して左側を進行方向左側とし、前記複数車線道路における前記進行方向右側の端部を構成する線を右側側線とし、前記複数車線道路における前記進行方向左側の端部を構成する線を左側側線として、前記右側側線および前記左側側線の何れか一方の線上に配置される複数の基幹点の位置を示す基幹点情報と、
   前記右側側線および前記左側側線のうち、その線上に前記基幹点が設定された線を設定線とし、前記基幹点が設定されていない線を非設定線として、複数の前記基幹点のそれぞれについて、前記基幹点を通過して前記非設定線へ向かい且つ前記設定線に対して垂直な線を横断線として、複数の前記横断線のそれぞれについて、前記車線の境界を示す車線境界線と交わる車線交点の位置を示す車線交点情報とを備える
   ことを特徴とする道路地図データ。
2. 前記車線交点情報に、対応する前記車線に関連する情報が付加される
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の道路地図データ。
3. 車両の乗員に対して現在位置から目的地までの経路を案内するナビゲーション装置であって、
   請求項１または請求項２に記載の道路地図データを記憶する道路地図記憶手段と、
   前記車両の現在位置を示す車両位置情報を取得する位置情報取得手段と、
   前記道路地図データと、前記車両位置情報とに基づいて、前記車両が走行している車線を特定する車線特定手段とを備える
   ことを特徴とするナビゲーション装置。
4. 前記車線特定手段は、前記道路地図データにおいて、前記車両位置情報が示す前記現在位置から、前記現在位置付近の前記横断線に向けて垂線を下ろし、前記横断線と前記垂線との交点に基づいて、前記車両が走行している車線を特定する
   ことを特徴とする請求項３に記載のナビゲーション装置。