JP3203429B2 - 移動体の現在位置表示装置 - Google Patents
移動体の現在位置表示装置Info
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Description
めながら、予め画面に映し出された道路地図上に移動体
の現在位置を表示させる移動体の現在位置表示装置に関
する。
動車等の移動体の運転時に、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
行わせるため、距離センサおよび方向センサを用いて移
動体の走行距離と進行方向とをそれぞれ検出しながら、
2次元座標上における現在位置を演算によって求め、そ
の移動体の走行にともない刻々と変化する現在位置を予
め画面に映し出されている道路地図上に点情報によって
逐次更新しながら表示させることによって、運転者に現
在位置の確認を行わせることができるようにした移動体
の現在位置表示装置が開発されている。
装置では、距離センサおよび方向センサの各センサ精度
や現在位置算出時の有効桁による演算精度などを要因と
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、画面に表示される現在
位置が地図上の道路から次第に外れていき、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。
に誤差がなくとも、その現在位置が表示される地図自体
にデフォルメがあれば、画面に表示される現在位置が地
図上の道路から外れてしまうことになる。
た現在位置の修正を行わせるべく、地図上における道路
の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
走行軌跡のパターンとのマッチング処理を定期的になし
て、マッチングがとられた道路上に走行軌跡を合せ込ん
で移動体の現在位置を修正するようにしている(例えば
特開平1−41817号公報参照)。
点は、地図上の道路と移動体の走行軌跡とのパターンの
マッチングをとって、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移動体の現在位置を修正する
際、一般にパターンマッチングの精度を高くするほどマ
ッチンダ処理に要する演算量が多大となるので、道路地
図に対する現在位置の位置精度を上げるべく高精度なパ
ターンマッチングを行わせようとすると膨大な量の演算
を短時間で行わせる必要があり、コンピュータなどの処
理負担が大きくなってしまうことである。
従来では地図上の道路と移動体の走行軌跡とをそれぞれ
線分によって折線近似したパターンをもって両者のマッ
チングをとるようにしているので、そのマッチングによ
って修正される移動体の現在位置の精度が低下してしま
うことである。
と地図上の道路との各パターンを近似することなく両者
のマッチングをとって移動体の現在位置の修正を高精度
に行わせるとともに、そのマッチングのための演算量の
軽減化を有効に図ってその処理を高速で行わせるべく、
無方向型一般化ハフ変換を用いた所定のアルゴリズムに
よって、移動体の現在位置のデータをメモリに逐次記憶
保持させることによって得られる移動体の走行軌跡の形
状と一致する道路形状を道路地図のなかから探索して、
その探索された道路形状の部分に走行軌跡を合せ込んで
地図上の道路から外れた移動体の現在位置の修正を行わ
せるようにしている。
び方向センサの各検出誤差に起因する走行軌跡の歪みを
考慮して、移動体の走行軌跡のパターンと道路地図上の
道路パターンとの間の位置ずれ、回転ずれおよび距離セ
ンサと方向センサとの各検出誤差をそれぞれパラメータ
とした走行軌跡と道路地図上の道路との変換式を用い
て、移動体の道路上走行中に得られるデータにもとづい
てその変換式における各パラメータを決定してその変換
式のモデル化を図り、そのモデル化された変換式を用い
て走行軌跡を補正したうえで、それと一致する道路形状
を道路地図のなかから探索するようにするとともに、移
動体が道路外走行中にも先にモデル化された変換式を用
いて移動体の道路外走行中に得られる走行軌跡を補正し
て、その間における移動体の走行軌跡の継続性を保証す
るようにしている。
置の構成例を示すもので、例えば移動体のタイヤの回転
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
移動体の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
数をカウントして移動体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進行方向
の変化をわり出すことにより移動体の一定走行距離ごと
におけるX−Y座標上の現在位置を逐次演算によって求
め、かつ移動体の現在位置表示装置全体の制御を行わせ
るマイクロコンピュータ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X−
Y座標上の位置の現在位置のデータを順次格納し、移動
体の有限の連続位置情報としてそれを記憶保持する走行
軌跡記憶装置4と、予め道路地図情報が記憶されている
地図情報記憶媒体5と、その記憶媒体5から必要なエリ
アの道路地図情報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情報にもとづいて所定の道
路地図を画面に映し出すとともに、その画面に映し出さ
れた道路地図上に、移動体の現在位置を、必要に応じて
走行軌跡および現在位置における移動体の進行方向など
とともに、移動体の走行にしたがって更新的に表示させ
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移動体の出発点の設定を
行わせ、また走行軌跡などの表示指令を選択的に与え、
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。
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移
動体の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座標上における現在
位置が刻々と演算によって求められ、その演算結果が走
行軌跡記憶装置4に逐次送られてその記憶内容が更新さ
れていくとともに、その記憶内容が読み出されて表示装
置7に送られる。
に示すように、その画面に表示された地図上に移動体の
現在位置を示す表示マークM1,その現在位置における
移動体の進行方向を示す表示マークM2および出発点S
Tから現在位置に至るまでの走行軌跡表示マークM3が
移動体の走行状態に追従して模擬的に表示される。
した従来の移動体の現在位置表示装置と同じである。
示装置では、図3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移動体の走行が
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、しまいには現在移動体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。
装置にあって、信号処理装置3において、無方向型一般
化ハフ変換を用いた所定のアルゴリズムによって移動体
の走行軌跡の形状と一致する道路形状を道路地図のなか
から探索する手段と、その探索された道路形状の部分に
走行軌跡を合せ込んで、地図上の道路から外れた移動体
の現在位置の修正を行わせる手段とをとるようにしてい
る。
に、移動体の走行軌跡LPとそれに形状が一致する地図
上の道路RDとの間のX−Y座標上における位置のずれ
をp(X軸方向のずれ),q(Y軸方向のずれ),φ
(回転ずれ)とすると、走行軌跡LP上に複数設定され
る各ポイントni(xni,yni)(i=1,2,
3,…,N)に対応する道路RD上の点(x′,y′)
は次式(1)によって与えられる。
次元空間は図6に示すようになり、その空間図形は道路
地図を走行軌跡LP上のポイントniおよび回転ずれφ
によって決まる前記(1)式の右辺第1項によるシフト
ベクトルsvだけ一斉にずらしたものとなる。
ば、その探索パラメータp,q,φからなる三次元空間
において、走行軌跡LP上の各ポイントniを選んでで
きる各空間図形が集積する点の空間上の位置から探索パ
ラメータp,q,φの各値が求められることになる。
ものは、1975年IEEEの学会発表論文によって、
Merlin−Farberの理論として公知となって
いる。
いた所定のアルゴリズムによって、移動体の走行軌跡L
Pの形状と一致する道路RDを道路地図のなかから探索
するようにしたことを特徴としている。
m,φ=360°として探索パラメータ空間を設定し
て、2Km程度の長さの移動体の走行軌跡LPの形状と
一致する道路RDを道路地図のなかから探索するように
する。
ルゴリズムとしては、具体的に以下のようにして実行さ
れる。
q,φからなる三次元空間をΔp,Δq,Δφからなる
セルによって分割したうえで、1つのセルを選択し、走
行軌跡LP上のある1つのポイントに対応して、その選
択されたセルに応じた道路地図のエリア内に道路がある
かないかを調べて、そのエリア内に道路があれば投票数
1を加え、それを走行軌跡LP上の全ポイントniに対
して実行することによってその選択されたセルの全投票
数を得て、以上の処理を三次元空間における全セルにつ
いて実行することによって得られる各セルの全投票数の
なかで最大値をもったセルを求めて、その投票数が最大
のセルの三次元空間上の位置から探索パラメータp,
q,φの各値を求める。
る三次元空間における1つのセルに対応する道路地図上
のエリア(図中斜線で示す)を示しており、そのエリア
内に道路があれば対応するセルに投票数1が加えられ
る。
が求められることによって、道路地図のなかから移動体
の走行軌跡LPの形状と一致する道路RDが探索され
る。
下のようにして実行される。
ベクトルsvの走行軌跡LP上の全てのポイントniお
よび回転ずれφに対する値を予め計算して信号処理装置
3のメインメモリに登録しておく。 描画用チップを使ってメインメモリ上に道路地図を描
画する。その際、2Km長の走行軌跡LPを用いて4K
m四方を探索することができるように、8km四方の道
路地図を描画する。 所定の分解能Δp=Δqで、シフトベクトルに応じて
道路地図から1バイトずつデータをオア処理用レジスタ
に転送して、回転ずれΔφにより広がった道路地図のエ
リアをオア処理する。。 オア処理用レジスタの値をシフトして調べて、その値
が1ならば対応するカウントレジスタをインクリメント
することによって投票数をカウントする。 走行軌跡LP上の全ポイントniに対しておよび
の処理を繰返して実行する カウントレジスタの値を調べて、その値がしきい値よ
りも大きければメモリにストアする。 以上〜までの処理を探索パラメータ空間における
1/8セル数だけ繰返して実行する
い探索パラメータ空間を小さなセルによって分割して、
その全てのセルについて投票するようにすると、そのた
めの演算量が多大となって大きなメモリ容量と処理時間
を要することになるため、演算量を抑制するベく以下に
述べるような階層的な処理を行って、メモリ容量の軽減
化と処理の高速化とを図るようにしている。
票数の最大値をもったセルを求めたうえで、その求めら
れたセルをさらに小さなセルに分割して、そのなかから
投票数の最大値をもった小さなセルを求めるような階層
的な処理をなして、最終的に求められた最小のセルの位
置からパラメータp,q,φの各値を求めるようにす
る。
態を示しており、ここでは3段階のセル分割をなすよう
にして、第1段階ではセルサイズをC1とし、第2段階
ではセルサイズをC2とし、第3段階ではセルサイズを
C3としている。
=360°として探索パラメータ空間を設定して、2K
m程度の長さの移動体の走行軌跡LPの形状と一致する
道路RDを道路地図のなかから探索するようにする場
合、セルC1のサイズをΔp=Δq=160m,Δφ=
4°に設定し、セルC2のサイズをΔp=Δq=40
m,Δφ=1°に設定し、セルC3のサイズをΔp=Δ
q=10m,Δφ=0.25°に設定する。
メータ空間にわたって階層的な処理を行わせることによ
り、演算量を有効に抑制しながらメモリ容量の軽減化と
処理の高速化を有効に図って、移動体の走行軌跡LPの
形状と一致する道路RDを道路地図のなかから精度良く
探索することができるようになる。
いて、最大投票数がしきい値以上となることを条件とし
て、移動体が2km程度走行することによって得られる
比較的短い走行軌跡ごとに道路探索を行いながら、10
〜30Km程度の比較的長い距離にわたって走行軌跡を
つなげながら道路探索を追跡して行って、投票総数の推
移から探索された道路と走行軌跡とが一致する確度を求
め、その求められた確度および位置関係から探索された
複数の候補道路のなかから走行軌跡と最も一致する道路
を選定し、その選定された道路に合せ込むように走行軌
跡を平行移動および回転移動させて、地図上の道路から
外れた移動体の現在位置の修正を行わせるようにしてい
る。
よる距離センサ1の検出誤差およびドリフトによる方向
センサ2の検出誤差に起因する走行軌跡の歪みを考慮し
たうえで道路探索を精度良く行わせるべく、信号処理装
置3において、移動体の走行軌跡のパターンと道路地図
上の道路パターンとの間の位置ずれ、回転ずれおよび距
離センサと方向センサとの各検出誤差をそれぞれパラメ
ータとした走行軌跡と道路地図上の道路との間の変換式
を用いて走行軌跡を補正する手段をとり、無方向型一般
化ハフ変換を用いた所定のアルゴリズムによって、その
補正された走行軌跡の形状と一致する道路形状を道路地
図のなかから探索するようにしている。
て、移動体の道路上走行中に得られるデータにもとづい
て前記変換式における各パラメータを決定してその変換
式のモデル化を図り、そのモデル化された変換式を用い
て走行軌跡を補正するようにしている。
軌跡LP上の位置Aのデータを(pn,qn)、移動体
がその位置Aに達するまでの走行時間をtnとし、ま
た、図11に示すように、走行軌跡LPに応じた道路地
図上の道路RDにおける走行軌跡LP上の位置Aに応じ
た位置A′のデータを(pn′,qn′)とする。
上の道路RDのパターンとの間の位置ずれを(u,
v)、走行軌跡LPと道路RDとの間における回転ずれ
をφ′とする。
メータSによってあらわしたときの走行軌跡LPと道路
RDとの間における変換式は次式(2),(3)によっ
て与えられる。
特性は図12に示すようになり、その特性を直線近似し
た式β=a+btを積分した結果が走行軌跡LPと道路
RDとの間における回転ずれφn′となる。
ラメータa,bによってあらわしたときの走行軌跡LP
と道路RDとの間における回転ずれφn′は次式(4)
によって与えられる。
路RDとの間の変換式(2),(3),(4)における
6つのパラメータu,v,S,θ,a,bの値を、次式
(5)に示すように、カルマンフィルタを用いた逆行列
演算によって求めて、その変換式のモデル化を図る。
算によるのでは計算コストが多大となってしまうので、
計算コストの低減化を図るべく、以下のようにして変換
式における各パラメータu,v,S,θ,a,bの値を
学習的に決定するようにしてもよい。
式における各パラメータu,v,S,θ,a,bを2層
ネットワークの重みにあてはめて、その各パラメータの
値を学習的に決定する。
て与えられ、重み(u,v,S,θ,a,b)を推定し
たうえで、エラーEが最小となるように公知の最急降下
法を用いて重みを逐次更新していく。
(7),(8)によって与えられる。
との間の変換式(2),(3),(4)における6つの
パラメータu,v,S,θ,a,bを決定するには長い
走行軌跡が必要になり、そのため移動体が2Km程度走
行することによって得られる比較的短い走行軌跡ごとに
各パラメータ値を推定することにより補正された走行軌
跡の形状と一致する道路形状を道路地図のなかから探索
する処理を、ハフ変換の階層的山登り探索により走行軌
跡を10〜30Km程度の比較的長い距離にわたってつ
なげながら追跡して行わせる。
および方向センサ2の各検出誤差を完全にモデル化した
変換式を用いて、各センサ誤差に起因する走行軌跡の歪
を補正したうえで、その補正された走行軌跡の形状と一
致する道路探索をなすことができ、歪に強いタフな照合
が可能になる。
を2層ネットワークにおける積和計算だけで求めること
ができ、その計算コストを大幅に削減することができる
ようになる。
地図上にない道路などの道路外走行をしたとき、変換式
のモデル化が行われていない場合には、距離センサ1お
よび方向センサ2の各センサ誤差に起因する移動体の走
行軌跡の誤差成分が累積的に増大していき、その道路外
走行が長きにわたる場合には移動体が道路上に復帰した
ときに移動体の現在位置がその道路から遠く離れてマッ
チングをとることができなくなるおそれがある。
3において、移動体の道路上走行中に得られるデータに
もとづいて変換式における各パラメータを決定してその
変換式のモデル化を図り、移動体が道路外走行中にも先
にモデル化された変換式を用いて移動体の道路外走行中
に得られる走行軌跡を補正するようにしている。
あいだにおける各センサ誤差に起因する走行軌跡の歪に
よる位置ずれが抑制されて、移動体が比較的長い道路外
走行をしても、その前後における移動体の走行軌跡の継
続性が保証されて、移動体が道路上に復帰したあとのマ
ッチング処理を最適に行わせることができるようにな
る。
ルーチンの一例を示している。
として大きく設定して探索したときに得られた候補道路
のパラメータ値po′,qo′,φo′を初期推定値
初期推定値を
は、セルサイズを前述のようにC2,C3と段階的に小
さくしていきながら移動体の走行軌跡LPの形状と一致
する道路RDを高精度に探索することになる。
各パラメータによる補正計算の結果
えられることになる。
するか否かを判断して、各パラメータによる補正計算の
結果またはハフ変換の階層的山登り探索の結果をマッチ
ング対象の道路データとして採用する。
り段数および向きの推移から探索された候補道路と走行
軌跡とが一致する確度を求めて、その求められた確度か
らマッチング対象となる複数の候補道路のうちの1つを
しぼり込むようにする。
めのうちは主としてハフ変換の階層的山登り探索により
走行軌跡の修正が行われ、各パラメータのモデル化が進
むにつれて各パラメータによる補正計算の結果による走
行軌跡の修正がきいてくるようになる。
示装置にあっては、移動体の走行軌跡と道路地図上の道
路を何ら線分などによって折線近似するようなことな
く、実際に得られる移動体の走行軌跡の形状をそのまま
用い、また、距離センサおよび方向センサの各センサ誤
差をも考慮した走行軌跡と道路地図上の道路との間の変
換式を用いて各センサ誤差に起因する走行軌跡の歪を補
正したうえで、その補正された走行軌跡と一致する道路
地図上の道路を無方向型一般化ハフ変換を用いた所定の
アルゴリズムにより探索して、その探索された道路に走
行軌跡を合せ込んで移動体の現在位置の修正を行わせる
ようにしているので、その現在位置の修正を高精度に、
かつ迅速に行わせることができるという利点を有してい
る。
上走行中に得られるデータにもとづいてその変換式にお
ける各パラメータを決定して変換式のモデル化を図り、
そのモデル化された変換式を用いて移動体の道路外走行
中に得られる走行軌跡を補正するようにしているので、
移動体の道路外走行の前後における移動体の走行軌跡の
継続性が保証されて、移動体が道路上に復帰したあとの
マッチング処理を最適に行わせることができるようにな
る。
施例を示すブロック図である。
る。
図である。
相関を示す図である。
図である。
する道路地図上のエリアを示す図である。
割の状態を示す図である。
における各パラメータを重みにしたときの2層ネットワ
ークを示す図である。
定、走行軌跡の補正およびハフ変換による階層的山登り
探索の処理ルーチンを示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 移動体の走行距離および進行方向をそれ
ぞれ距離センサおよび方向センサによって検出しなが
ら、その各検出結果にしたがって移動体の走行にともな
い刻々変化する2次元座標上の現在位置を演算によって
逐次求め、予め記憶媒体から地図データが読み出されて
所定の道路地図が映し出されている画面上に移動体の現
在位置の表示を更新的に行わせる移動体の現在位置表示
装置において、移動体の現在位置のデータをメモリに逐
次記憶保持させることによって得られる移動体の走行軌
跡のパターンと道路地図上の道路パターンとの間の位置
ずれ、回転ずれおよび距離センサと方向センサとの各検
出誤差をそれぞれパラメータとした走行軌跡と道路地図
上の道路との間の変換式を用いて走行軌跡を補正する手
段と、無方向型一般化ハフ変換を用いた所定のアルゴリ
ズムによって、その補正された走行軌跡の形状と一致す
る道路形状を道路地図のなかから探索する手段と、その
探索された道路形状の部分に走行軌跡を合せ込んで、地
図上の道路から外れた移動体の現在位置の修正を行わせ
る手段と、移動体の道路上走行中に得られるデータにも
とづいて前記変換式における各パラメータを決定してそ
の変換式のモデル化を図る手段とをとり、そのモデル化
された変換式を用いて移動体の道路外走行中に得られる
走行軌跡を補正するようにしたことを特徴とする移動体
の現在位置表示装置。 - 【請求項2】 無方向型一般化ハフ変換を用いた所定の
アルゴリズムとして、走行軌跡とそれに一致する道路形
状との間のX−Y座標上における位置のずれをp(X軸
方向のずれ),q(Y軸方向のずれ),φ(回転ずれ)
としたとき、その探索パラメータp,q,φからなる三
次元空間をセル分割するとともに、走行軌跡上に複数の
ポイントを設定したうえで、1つのセルを選択し、走行
軌跡上のある1つのポイントに対応して、その選択され
たセルに応じた道路地図のエリア内に道路があれば投票
数1を加え、それを走行軌跡上の全ポイントに対して実
行することによってその選択されたセルの全投票数を得
て、以上の処理を全セルについて実行することによって
得られる各セルの全投票数のなかで大きな値をもったセ
ルの前記空間上の位置からパラメータp,q,φの各値
を求めるようにしたことを特徴とする前記第1項の記載
による移動体の現在位置表示装置。 - 【請求項3】 セルサイズを大きく設定して投票数の大
きな値をもったセルを求めたうえで、その求められたセ
ルをさらに小さなセルに分割して、そのなかから投票数
の大きな値をもった小さなセルを求める階層的処理をな
して、最終的に求められた最小のセルの位置からパラメ
ータp,q,φの各値を求めるようにしたことを特徴と
する前記第2項の記載による移動体の現在位置表示装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35261191A JP3203429B2 (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | 移動体の現在位置表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35261191A JP3203429B2 (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | 移動体の現在位置表示装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05134606A JPH05134606A (ja) | 1993-05-28 |
JP3203429B2 true JP3203429B2 (ja) | 2001-08-27 |
Family
ID=18425231
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35261191A Expired - Lifetime JP3203429B2 (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | 移動体の現在位置表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3203429B2 (ja) |
-
1991
- 1991-11-13 JP JP35261191A patent/JP3203429B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05134606A (ja) | 1993-05-28 |
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Legal Events
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