JP2618254B2 - 走行経路表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、自動車などの移動体の走行経路を予め地図
がセットされた画面上に表示させる走行経路表示装置に
関する。

従来技術 最近、後で詳しく説明するが、例えば不案内地域など
における自動車等の移動体の走行時に、走行予定コース
から外れて運転者が道に迷うことがないように適切なガ
イダンスを行なわせるため、移動体の走行距離とその走
行にともなう進行方向とをそれぞれ刻々と検出し、それ
ら各検出値から移動体の二次元座標上における現在位置
を演算処理によって累積的に求め、予め画面に写し出さ
れている地図上に移動体の現在位置を更新表示させるよ
うにした走行経路表示装置が開発されている。

しかしてこのような走行経路表示装置では、移動体の
走行状態にしたがって距離検出および方向検出をなす際
における各検出精度などを要因とした位置誤差の発生が
否めず、移動体の走行が進むにしたがってその誤差が累
積されて現在位置が地図上の走行コースから外れてしま
い、自車が地図上におけるどの道路上を走行しているの
かを判断することができなくなってしまうという問題が
ある。

従来、その位置誤差を修正するために、地図上におけ
る道路パターンと移動体の走行にしたがって逐次更新さ
れる現在位置のデータを記憶保持させることにより得ら
れる移動体の走行軌跡パターンとのマッチングをとるこ
とにより、走行コース上から外れた現在位置の修正を行
なわせるようにしている。すなわち、複雑に結びついた
道路網のなかから移動体が通過したとおもわれる道路を
何らかの方法によって複数抽出し、その抽出された各道
路のパターンと移動体の走行軌跡のパターンとの適合性
を調べて最もマッチング率の高いパターンもった道路を
現在走行中の道路とみなして、そのマッチングがとられ
た道路上に移動体の現在位置がくるようにその位置修正
を行なわせるようにしている。

しかしこのような修正手段をとるのでは、道路が複雑
に入り組んでいる地図において車両が通ったと思われる
道路を探索して抽出すると非常に多くのパターンが抽出
されることになり、その１つ１つについて車両の走行軌
跡パターンとのマッチングをとるための処理を行なわせ
るのではその処理が煩雑になって多くの時間を要するこ
とになり、また車両が地図上にない道路を通ったときに
はパターンのマッチングがとれずに現在位置の修正が不
可能になってしまうことになる。

目的 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、地図上
における道路のパターンと移動体の走行軌跡のパターン
とのマッチングをとって走行コース上から外れた現在位
置の修正を行なわせる際、移動体が一時的に地図上にな
い道路上を走行した場合などにあっても処理が中断する
ようなことがなく、道路パターンと走行軌跡パターンと
のマッチングを効率良く、かつ精度良くとることができ
るようにした走行経路表示装置を提供するものである。

構成 本発明はその目的達成のため、移動体の走行距離とそ
の走行にともなう進行方向とを検出しながら移動体の刻
々変化する２次元座標上の現在位置を逐次演算によって
求め、予め道路地図が表示された画面上に移動体の現在
位置の更新表示を行なわせるようにした走行経路表示装
置において、その求められた現在位置のデータを記憶保
持させることにより得られる移動体の走行軌跡のなかか
ら直線走行部分を抽出する手段と、その抽出された直線
走行部分から所定の距離範囲内にある地図上における直
線道路部分を抽出する手段と、その各抽出された直線走
行部分と直線道路部分との位置相関にしたがってマッチ
ングをとる手段と、マッチングがとられた道路上に走行
軌跡を合せ込む手段とをとるようにしている。

以下、添付図面を参照して本発明の一実施例について
詳述する。

第１図は本発明による走行経路表示装置の構成例を示
すもので、その基本的な構成としては、例えば自動車の
タイヤの回転に応じて単位走行距離ごとのパルス信号を
出力する光電式，電磁式または機械接点式などによる距
離センサ１と、例えばヨー方向の角速度の変化を検出す
るジャイロスコープなどからなる自動車走行にともなう
方向変化量に比例した信号を出力する方向センサ２と、
距離センサ１からのパルス信号数をカウントして自動車
の走行距離を計測するとともに、方向センサ２の出力信
号にしたがってその走行方向の変化をわり出すことによ
り自動車の単位走行距離ごとにおける２次元座標上の位
置を逐次演算によって求め、かつシステム全体の集中制
御を行なわせるCPU,プログラム用ROMおよび制御用RAMな
どからなる信号処理装置３と、その信号処理装置３によ
って求められた刻々変化する２次元座標上の位置のデー
タを順次格納し、自動車の現在位置に対応する有限の連
続位置情報としてそれを保持する走行軌跡記憶装置４
と、予めデジタル化された地図情報がファイル単位で複
数格納されている地図情報記憶媒体５と、その記憶媒体
５から必要な地図のフィルムを選択的に読み出す記憶媒
体再生装置６と、その読み出された地図ファイルに応じ
て地図画像を画面に表示させるとともに、走行軌跡記憶
装置４に格納された位置データにもとづいて自動車の現
在位置，それまでの走行軌跡および現在の進行方向など
を同一画面に刻々更新表示させる表示装置７と、信号処
理装置３へ動作指令を与えるとともに、表示装置７に表
示させる地図の選択指定およびその表示された地図上に
おける自動車の出発点の設定を行なわせ、また表示され
る地図および走行軌跡の方向変換，その表示位置のシフ
ト，地図および走行軌跡の部分拡大表示，表示縮尺率の
選択などの表示形態の設定変更などを適宜行なわせるこ
とのできる操作装置８とによって構成されている。

このように構成されたものでは、第２図に示すよう
に、選択的に読み出された地図が表示装置７の画面に映
し出されるとともに、その地図上において設定された出
発点からの自動車走行にしたがって信号処理装置３によ
り予め設定された地図の縮尺率に応じてＸ−Ｙ地図上に
自動車の現在位置を示す表示マークM1,その現在位置に
おける自動車の進行方向を示す表示マークM2および出発
点Ｓから現在位置に至るまでの走行軌跡表示マークM3が
自動車の走行状態に追従して模擬的に表示される。

以上の構成および動作は冒頭において説明した従来の
走行経路表示装置と同じである。

したがってこのような走行経路表示装置では、第３図
に示すように、前述した累積誤差により現在位置および
それまでの走行軌跡が自動車の走行が進むにしたがって
地図上の道路から次第に大きく外れていき、しまいには
現在自動車が地図上のどの地点を走行しているかを判断
することができなくなってしまう。

本発明では、このような走行経路表示装置において、
移動体の走行軌跡のなかから直線走行部分を抽出する手
段と、その抽出された直線走行部分に対応する地図上に
おける近辺の道路から直線道路部分を抽出する手段と、
その各抽出された直線走行部分と直線道路部分との位置
相関にしたがってマッチングをとる手段と、そのマッチ
ングンがとられた道路上に走行軌跡を合せ込む手段をと
るようにしている。

これらの各手段は、実際には、信号処理装置３におい
て実行されることになる。

移動体の走行軌跡のなかから直線走行部分を抽出する
手段としては、具体的に以下のようにして実行される。
また、そのときの処理のフローを第４図に示している。

まず、第５図に示すように、初期位置Ａおよびその位
置における移動体の進行方向θｏをそれぞれ記憶したの
ち、移動体が予め設定された一定の距離L1だけ走行した
ときの進行方向θ１を求め、そのときの進行方向の変化
Δθ（Δθ＝｜θ１−θo|）を算出する。

次に、その進行方向の変化Δθと予め設定されたしき
い値θthとの比較を行ない、Δθ＜θthであればそのと
きの進行方向が安定して移動体が直線走行中であると判
定し、またΔθ≧θthであれば移動体が直線走行してい
ないものと判定する。

そして、移動体が直線走行中であると判定したときに
は、初期位置Ａからθｏ方向に仮想直線Ａ−Ａ′を引
き、移動体の現在位置Ｐとをその仮想直線Ａ−Ａ′との
間の距離ｄを求める。

次に、その求められた距離ｄと予め設定されたしきい
値Ｄとの比較行ない、ｄ＜Ｄの関係が満たされる限り移
動体が直線走行継続中であると判定する。ここでＤの値
としては、移動体の車線変更の影響をなくす程度に設定
されている。

そして、ｄ≧Ｄとなったときに移動体の直線走行が終
了したものとみなして、そのときの移動体の現在位置Ｐ
と初期位置Ａとの間の直線走行距離Lxを求め、その求め
られた直線走行距離Lxと予め設定されたしきい値Lthと
の比較を行なう。

そのとき、Lx＞Lthであれば、ある一定以上の長さの
直線走行部分が検出されたとして、その直線走行部分の
始点および終点の各座標位置をそれぞれ記録する。

また、Lx≦Lthであれば、そのときの移動体の直線走
行距離Lxが短いとして、マッチング対象外とするべくそ
の直線走行部分を除去する。

以下、同様の処理をくり返し行ない、走行軌跡が進む
にしたがって次の直線走行部分の検出を順次行なってい
く。

なお、ここでは一定の距離以下の直線走行部分をマッ
チングの対象外としているが、そのしきい値Lthを段階
的に設定することができるようにして、例えば道が曲が
りくねった山道走行時などにしきい値Lthを低めに設定
して、ある程度短い直線走行部分をマッチング対象とし
て検出するようにすることも可能である。

また、走行軌跡から抽出された直線走行部分に対応す
る地図上における近辺の道路から直線道路部分を抽出す
る手段としては、具体的に以下のようにして実行され
る。

第６図に示すように、移動体の走行軌跡のなかから直
線走行部分ａ−ｂが検出されたとき、その直線走行部分
ａ−ｂを中心としてそれと平行に幅2Rの距離をもった道
路検索エリアＷを設定し、そのエリアＷ内で予め設定し
た最低道路長Lmin以上の長さをもち、かつ直線走行部分
ａ−ｂとの方向差が予め定めたしきい値α内にある直線
道路部分を抽出する。

いま、例えば第７図に示すように、地図上の道路に対
して移動体の走行軌跡が図中点線で示されるような場合
を考えてみる。

本発明では、まず、その走行軌跡のなかから、第８図
（ａ）に示すように、点線走行部分l1,l2,l3,l4をそれ
ぞれ抽出する。

第８図（ａ）中、ｂ−ｃ点間は移動体が地図上にない
道路などを走行した区間を示している。また、ｄ−ｅ点
間,f−ｇ点間はそれぞれ移動体の交差点での曲折走行区
間を示している。

次に、第８図（ｂ）に示すように、走行軌跡の抽出さ
れた直線走行部分l1に対応する直線道路部分の候補m1.
1,m1.2を、同じく直線走行部分l2に対応する直線道路部
分の候補m2.1,m2.2を、直線走行部分l3に対応する直線
道路部分の候補m3.0を、直線走行部分l4に対応する直線
道路部分の候補m4.0をそれぞれ抽出する。

そして、各抽出された走行軌跡と道路との各対応する
直線部分の位置相関からマッチング率を求め、その求め
られたマッチング率を予め設定されたしきい値と比較し
て、そのしきい値以上のマッチング率をもった直線道路
部分を最適候補として決定し、その最適候補の直線道路
部分に対応する走行軌跡における直線走行部分を合せ込
むようにする。

なおその際、しきい値以上のマッチング率をもった直
線道路部分が複数得られるときには、そのときの最適候
補を決定せず、判断を先の直線部分のマッチング処理を
委ねるいわゆる優柔不断アルゴリズムを採用するように
している。

また、例えばHough変換によりＸ−Ｙ座標上の直線を
θ−ｒ座標上の点であらわす座標変換を行なわせ、走行
軌跡および地図上の道路からそれぞれ抽出された直線部
分に相当する各点をマッチング対象として、そのθ−ｒ
座標上における点の位置を特徴量としてマッチングをと
るようにしている。ここで、θはＸ−Ｙ座標上の直線か
らその座標の原点におろした垂線の角度であり、またｒ
はその垂線の長である。例えば、第９図に示すＸ−Ｙ座
標上の直線Ｌは、第10図に示すようにθ−ｒ座標上にお
ける点O1としてあらわされる。

したがって、その場合には、走行軌跡および地図上の
道路からそれぞれ抽出された直線部分に相当する各点の
位置を比較するだけで、マッチング処理を容易に行なわ
せることができるようになる。

なお、走行軌跡および地図上の道路からそれぞれ抽出
された直線部分をそのままマッチング対象として、その
Ｘ−Ｙ座標上における位置，長さ，傾き方向，傾き角な
どによる特徴量にしたがってマッチングをとるようにし
てもよいことはいうまでもないが、その場合には両者の
比較対象となる特徴量が多くなってマッチング処理が煩
雑となってしまう。

以上のマッチング処理は、移動体の走行が進んで、そ
の走行軌跡のなかから抽出される直線走行部分が所定の
数だけ得られるたびに、一括して行われる。

いま例えば、走行軌跡のなかから４つの直線走行部分
が抽出されるたびに一括したマッチング処理を行なうよ
うにする場合、第８図の関係にあって、その４つの各直
線走行部分l1〜l4の選択組合せが第11図に示すように行
なわれる。

この場合には、l1〜l4の全てを選択する場合からl1〜
l4のうちの一つを選択するまでの（2⁴−１）通りの組合
せがある。

その際、例えば、走行軌跡における直線走行部分l3が
直線道路の候補として平行した地図上にない側道を走行
していると仮定して、その直線走行部分l3を選択しない
で、直線走行部分l1,l2,l4の選択組合せとしている。

また、その走行軌跡における直線走行部分の選択組合
せにそれぞれ応じて、地図上における直線道路部分の候
補の組合せを行なう。

例えば、走行軌跡における直線走行部分l1,l2,l4の選
択組合せに応じた地図上における直線道路部分の候補の
組合せとしては、第12図に示すように〜までの４組
となる。

そして、各直線走行部分l1〜l4の選択組合せと地図上
における直線道路部分の候補の組合せとによる全ての組
合せについて、それぞれマッチング処理を実行する。

なお、全ての組合せについてマッチング処理を実行す
ることによりマッチングの精度が良くなるが、必ずしも
その組合せの全てについてマッチング処理をなす必要が
なく、適宜選択した組合せについてマッチング処理を施
すようにしてもよい。

また、必ずしも一括したマッチング処理を行なわせな
くとも、走行軌跡のなかから直線走行部分が抽出される
たびに順次マッチング処理を実行させていくようにして
もよいことはいうまでもない。

さらに、マッチングがとられた道路上に走行軌跡を合
せ込む際、走行軌跡から抽出された直線走行部分を、そ
れに対応してマッチングがとられた直線道路部分に最適
候補に個別的に順次合せ込んでいくようしてもよい。ま
た、マッチング処理を一括して行なわせる場合に、各対
応する直線走行部分と直線道路部分とのずれの方向およ
び大きさからなるベクトルの平均をわり出し、そのベル
トルの平均にしたがって直線走行部分の一群を所定方向
に所定の距離だけ移動させるようにしてもよい。

このように本発明によれば、直線部分による部分的な
マッチング処理で効率良く、少ない情報量で移動体の走
行軌跡と地図上における道路とのマッチングを容易にか
つ精度良くとることができ、したがって信号処理装置３
における処理負担が軽減されるとともに、マッチング処
理を迅速に行なわせることができるものとなる。

その際、特にHough変換などによって走行軌跡と地図
上の道路からそれぞれ抽出された直線部分を点で表す座
標変換を行なわせるようにすれば、座標上における点の
位置の比較のみによってマッチングをとることができる
ようになり、さらに有利となる。

また、本発明によれば、従来のようにつながりをもっ
た道路の探索を行なわずに、走行軌跡のなかから抽出さ
れた不連続な直線走行部分をもって地図上における道路
とのマッチングをとるようにしているので、移動体が一
時的に地図上にない道路などを走行しても、その影響を
受けることなくマッチング処理を行なわせることができ
るようになる。

また、走行軌跡から抽出された直線走行部分が地図上
の道路外であることを想定した組合せによる一括処理を
行なっているので、その道路外走行部分を自動的にキャ
ンセルしてマッチングをとることができ、マッチングの
精度が向上する。

また、本発明によれば、曲線部分における地図のデフ
ォルメに対しては本発明によるマッチング処理に無関係
となり、また直線部分における地図のデフォルメに対し
てはそのデフォルメ部分を除外したときの方が本発明に
よるマッチング率が向上することになり、地図のデフォ
ルメに対するタフネスが強いものとなる。

さらに、例えば市街地の地図では道路網が詳細に画か
れ、その郊外の地図では主要道路だけが画かれているよ
うな互いにつながりをもった地図間にあっても、本発明
ではマッチングをとる際に道路のつながりを何らみてい
ないために充分適応できるものとなる。

効果 以上、本発明により走行経路表示装置にあっては、移
動体の走行軌跡のなかから直線走行部分を抽出するとと
もに、それに対応して地図上の道路から直線道路部分を
抽出し、その各抽出された直線走行部分と直線道路部分
との位相相関にしたがってマッチング処理を行なわせ、
そのマッチングがとられた道路上に走行軌跡を合せ込ん
でいくような走行経路表示を行なわせるようにしている
ため、移動体が一時的に地図上の道路から外れても処理
が中断するようなことなく、常にマッチング処理を最適
に行なって地図上における移動体の走行経路表示を高精
度になすことができるという優れた利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による走行経路表示装置の一実施例を示
すブロック図、第２図は同実施例における表示内容の一
例を示す図、第３図は走行軌跡が地図上の道路から外れ
た状態を示す図、第４図は直線走行部分抽出の処理の一
例を示すフローチャート、第５図は直線走行部分抽出の
ための移動体の走行軌跡の一例を示す図、第６図は直線
道路部分抽出のための道路探索エリアを示す図、第７図
は地図に対する移動体の走行軌跡の一例を示す図、第８
図（ａ）は第７図に示した走行軌跡のなかから抽出され
た直線走行部分を示す図、第８図（ｂ）はその直線走行
部分に対応して地図上の道路から抽出された直線道路部
分の候補を示す図、第９図はＸ−Ｙ座標上の直線を示す
図、第10図はHough変換によるθ−ｒ座標上の点を示す
図、第11図は４つの直線走行部分の選択組合せを示す表
図、第12図は４つの直線走行部分の選択組合せに応じた
地図上における直線道路部分の候補の組合せを示す表図
である。 １……距離センサ、２……方向センサ、３……信号処理
装置、４……走行軌跡記憶装置、５……地図情報記憶媒
体、６……記憶媒体再生装置、７……表示装置、８……
操作装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 善行 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (72)発明者 中村 之信 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−243318（ＪＰ，Ａ)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動体の走行距離とその走行にともなう進
   行方向とを検出しながら移動体の刻々変化する２次元座
   標上の現在位置を逐次演算によって求め、予め道路地図
   が表示された画面上に移動体の現在位置の更新表示を行
   なわせるようにしたものにおいて、その求められた現在
   位置のデータを記憶保持させることにより得られる移動
   体の走行軌道のなかから直線走行部分を抽出する手段
   と、その抽出された直線走行部分から所定の距離範囲内
   にある地図上における直線道路部分を抽出する手段と、
   その各抽出された直線走行部分と直線道路部分との位置
   相関にしたがってマッチングをとる手段と、マッチング
   がとられた道路上に走行軌跡を合せ込む手段とをとるよ
   うにしたことを特徴とする走行経路表示装置。
2. 【請求項２】走行軌跡のなかから抽出された直線走行部
   分と、それに対応して地図上の道路から抽出された直線
   道路部分とをそれぞれ座標変換することによって点であ
   らわす手段をとり、その変換された座標上における点の
   位置を特徴量として直線走行部分と直線道路部分とのマ
   ッチングをとるようにしたことを特徴とする前記第１項
   の記載による走行経路表示装置。
3. 【請求項３】Hough変換を用いて座標変換するようにし
   たことを特徴とする前記第２項の記載による走行経路表
   示装置。
4. 【請求項４】走行軌跡のなかから直線走行部分が複数抽
   出されたときに、その複数の直線走行部分の選択組合せ
   と各直線走行部分に対応した各直線道路部分の選択組合
   せとによる全ての組合せについて、一括してマッチング
   処理を行なわせるようにしたことを特徴とする前記第１
   項の記載による走行経路表示装置。
5. 【請求項５】移動体が初期位置から一定距離だけ走行し
   たときの進行方向の変化がほぼ零であるときに初期位置
   での移動体の進行方向に仮想直線を引き、移動体の現在
   位置とその仮想直線との間の距離が所定以下である限り
   直線走行状態であると判定して直線走行部分を抽出する
   ようにしたことを特徴とする前記第１項の記載による走
   行経路表示装置。
6. 【請求項６】走行軌跡から抽出された直線走行部分を中
   心として、その直線走行部分に平行な所定の幅をもった
   道路検索エリアを設定し、そのエリア内で、直線走行部
   分に対して所定の方向差内にある最低道路長以上の長さ
   をもった直線道路部分を抽出するようにしたことを特徴
   とする前記第１項の記載による走行経路表示装置。