JP3551473B2 - 車両走行位置推定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は車両走行位置推定装置に関し、特に走行軌跡と道路パターンデータとを比較して、現在位置を推定する車両走行位置推定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両に搭載された方向検出手段や走行距離検出手段等のセンサからの検出信号に基づいて、車両の走行方向と走行距離とを求めて車両の位置を計算し、この計算位置に基づいて、ディスプレイに表示された地図上に車両の位置を表示するものが知られている。しかし、走行距離検出手段や方向検出手段の検出値には若干の誤差が含まれるので、これらの検出値を積算して得られる車両の計算位置には誤差が生じる。これらの誤差は人工衛星を用いたＧＰＳシステムでも、人工衛星と車両との間に建物があったりした場合には測定データに誤差が生じる場合があった。
【０００３】
このような誤差を補正するために、算出された車両軌跡と地図データから候補として抽出されている候補道路の道路パターンとを比較し、その一致度（近似度）により、候補道路中のいずれの道路を走行しているのかを推定する装置が知られており、例えば特開平２−１３０４１５号公報に開示されている。
【０００４】
車両の進行により、候補道路が分岐すると、次々と候補道路が増加して、装置側のメモリ不足の問題や、パターンマッチングの負担の増加といった問題が生じる。そのため、上記従来技術では、候補道路の分岐の際に、その分岐の内で最も走行の可能性の高い候補道路に絞っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術は、分岐が生じた場合は、常に１つに絞ることにより、候補道路が増加しないようにしていたために、その際の一度の誤推定により正しい道路が排除されると、その後の処理では正しい道路が排除された状態で、推定処理が行われることになる。このため、装置のマッチングの負担が軽減されたとしても、間違った道路を推定し続ける可能性が高くなり、正確な表示を目指す車両走行位置推定装置としては問題があった。
【０００６】
本発明は、このような誤推定を極力防止するとともに、分岐した候補道路から適切に排除を行うことによりメモリ不足やパターンマッチングの負担の増加を解決しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、図１１に例示するごとく、
車両の走行軌跡検出手段と、
地図情報記憶手段と、
上記地図情報記憶手段に記憶されている車両近傍の道路から候補道路を抽出し、該候補道路の道路パターンと上記走行軌跡検出手段にて検出された走行軌跡とを比較して走行路を推定する推定手段と、
上記走行軌跡と上記道路パターンとの比較結果に基づいて、上記候補道路から候補として不適切な道路を削除する候補道路削除手段と、
を備えた車両走行位置推定装置において、
更に、候補道路が分岐する毎に、その分岐関係を記憶する分岐関係記憶手段と、
上記候補道路削除手段が実行する上記削除の前又は後に、上記分岐関係記憶手段により記憶された分岐関係に基づいて、分岐関係にある候補道路のグループ毎に、各候補道路の道路パターンと上記走行軌跡との比較結果を用いてグループ内の各候補道路を相対的に比較することにより候補として不適切な道路を削除する分岐内削除手段と、
を備えたことを特徴とする車両走行位置推定装置である。
【０００８】
請求項２記載の発明は、図１２に例示するごとく、
車両の走行軌跡検出手段と、
車両の位置方向推定手段と、
地図情報記憶手段と、
上記地図情報記憶手段に記憶されている車両近傍の道路から候補道路を抽出し、該候補道路の道路パターンと上記走行軌跡検出手段にて検出された走行軌跡とを比較して走行路を推定する推定手段と、
上記走行軌跡と上記道路パターンとの比較、および上記位置方向推定手段にて推定された車両の位置・方向と上記道路位置・方向との比較に基づいて、上記候補道路から候補として不適切な道路を削除する候補道路削除手段と、
を備えた車両走行位置推定装置において、
更に、候補道路が分岐する毎に、その分岐関係を記憶する分岐関係記憶手段と、
上記候補道路削除手段が実行する上記削除の前又は後に、上記分岐関係記憶手段により記憶された分岐関係に基づいて、分岐関係にある候補道路のグループ毎に、各候補道路の道路パターンと上記走行軌跡との比較結果を用いてグループ内の各候補道路を相対的に比較することにより候補として不適切な道路を削除する分岐内削除手段と、
を備えたことを特徴とする車両走行位置推定装置である。
【０００９】
請求項３記載の発明は、
上記候補道路削除手段における上記走行軌跡と上記道路パターンとの比較が、上記走行軌跡と上記道路パターンとのパターンマッチングによりパターンの近似度を求め、その内で最も高い近似度よりも所定値以上低い近似度の道路を上記候補道路から削除する処理であり、
上記分岐内削除手段は、分岐関係にある候補道路のグループ毎に、上記走行軌跡と上記候補道路の道路パターンとのパターンマッチングによりパターンの近似度を求め、その内で最も高い近似度よりも所定値以上低い近似度の道路を上記候補道路から削除し、その際に用いる所定値は、上記候補道路削除手段が用いる所定値よりも小さい値であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両走行位置推定装置である。
【００１０】
請求項４記載の発明は、
上記分岐内削除手段が、上記候補道路削除手段が実行する削除処理の前に、削除処理を行う請求項１〜３のいずれか記載の車両走行位置推定装置である。
【００１１】
【作用及び発明の効果】
請求項１，２記載の発明は、分岐内削除手段により、分岐関係にある候補道路のグループ毎に、相対的比較により候補として不適切なものを排除している。ここで相対的比較とは、グループ内の候補道路間の相対的な差異、即ち、候補としての適性の高さの相対的な差異を比較することである。
【００１２】
このため、候補として相対的に適性の高いものほど残され、低いものほど削除されて行くことになる。このように、不適切な候補道路を排除しているのみであり、必ず１つに絞っているのではない。また分岐関係を記憶保持しているので、分岐した直後に一度に１つに絞る必要もなく、記憶されている分岐関係を参照しつつ各分岐関係内で不適切な道路であるとの可能性が十分に高まった後に、はじめて該当する道路を排除できる。このため、従来のごとく、分岐した直後に必ず一度に１つに絞ってしまうことによる誤推定の可能性を低くすることができる。
【００１３】
しかも全体として不適切なものがあった場合には、候補道路削除手段にて、走行軌跡と道路パターンとの比較結果、請求項２では更に推定された車両の位置・方向と上記道路位置・方向との比較結果に基づいて削除しているため、候補道路が分岐した場合でも、そのこととは無関係に、単に候補道路から候補として不適切な道路を削除している。このため、分岐内削除手段の削除では残された候補道路も真に不適切なものは、必ず排除される。
【００１４】
したがって、誤推定を極力防止できるとともに、分岐内削除手段と候補道路削除手段との削除処理にて、候補道路から適切に排除を行うことによりメモリ不足を防止でき、パターンマッチングの負担の増加を防止できる。
分岐内削除手段における削除処理は、候補道路削除手段が実行する削除処理よりも削除し易い条件で削除してもよい。即ち、分岐関係にある候補道路のグループでは、分岐関係にない候補道路同士のよりも、相対的に比較した場合の差が小さくても、不適切さを明確に表している。したがって、早めに不適切な候補道路を削除でき、より早期にメモリ不足の防止やパターンマッチングの負担の増加が防止できる。
【００１５】
例えば、上記候補道路削除手段における上記走行軌跡と上記道路パターンとの比較が、上記走行軌跡と上記道路パターンとのパターンマッチングによりパターンの近似度を求め、その内で最も高い近似度よりも所定値以上低い近似度の道路を上記候補道路から削除する処理であり、上記分岐内削除手段は、分岐関係にある候補道路のグループ毎に、上記走行軌跡と上記候補道路の道路パターンとのパターンマッチングによりパターンの近似度を求め、その内で最も高い近似度よりも所定値以上低い近似度の道路を上記候補道路から削除し、その際に用いる所定値は、上記候補道路削除手段が用いる所定値よりも小さい値になっているとよい。分岐内削除手段での所定値が、候補道路削除手段における所定値よりも小さいことにより、候補道路削除手段では削除されないような近似度の差であっても、分岐内削除手段では削除されることになるからである。
【００１６】
また、上記候補道路削除手段による削除処理も、上記分岐内削除手段による削除処理も、通常、繰り返し実施されているので、各制御周期で、いずれの削除処理を先にしても、分岐内削除手段による削除処理により候補道路が削除されたことによる誤推定防止、メモリ不足防止、マッチング処理の負担軽減の効果は生じる。
【００１７】
特に、上述したごとく、分岐内削除手段における削除処理が、候補道路削除手段が実行する削除処理よりも削除し易い条件で削除されている場合には、各制御周期において、分岐内削除手段による削除処理を、候補道路削除手段による削除処理に優先させれば、候補道路削除手段による削除処理の負担を一制御周期早く軽減できる。
【００１８】
【実施例】
以下本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は車両走行位置表示装置の概略構成図である。車両には、車速センサ１と、方位センサ２とが積載されており、車速センサ１は、車両の走行速度を検出するものである。この走行速度を後述する電子制御回路２０により積分処理することによって、車両の走行距離が求められる構成となっている。方位センサ２は、車両の走行方向を検出するものであり、本実施例では、地磁気を検出して方向を得るものを用いている。但し、この方位センサ２としては、ジャイロコンパスによるものや、左右操舵輪の回転差などから得られる車両のステアリング角を累積して方向を求めるものなどでもよい。勿論、直接位置を検出する装置としてＧＰＳシステムを用いてもよい。
【００１９】
また、地図メモリ４を備えており、これはコンパクトディスク等の大容量の記憶装置で構成されている。この地図メモリ４には、例えば東京都や愛知県あるいは東海地方などの所定範囲の地図データが記憶されている。地図データは、道路番号、道路種類、道路形状、道路幅、道路名、建物、地名、地形などの地図を再生するためのデータである。このうち、道路形状のデータは、道路パターンデータとして、車両走行軌跡と比較され、走行位置を補正するために、地図データあるいは実測に基づいて作成されているデータである。
【００２０】
更に、コントロールスイッチ６が設けられており、これは、運転者が初期値を入力したり、表示される地図を選択したり、あるいは目的地までのルートを設定するための各種スイッチで構成されている。
これらの車速センサ１、方位センサ２、地図メモリ４、コントロールスイッチ６は、各々、電子制御回路２０に接続されている。この電子制御回路２０は、周知のＣＰＵ２２、制御用のプログラムやデータを予め格納してあるＲＯＭ２４、読み書き可能なＲＡＭ２６に、入出力回路２８がコモンバス３０を介して相互に接続されて構成されている。ＣＰＵ２２は、車速センサ１、方位センサ２、地図メモリ４、コントロールスイッチ６からの信号を入出力回路２８を介して入力し、これらの信号、ＲＯＭ２４、ＲＡＭ２６内のプログラムやデータ等に基づいて、入出力回路２８、ＣＲＴコントローラ３２を介してＣＲＴ３４に駆動信号を出力する。
【００２１】
このＣＲＴコントローラ３２は、ＣＲＴ３４の表示を制御し、電子制御回路２０から転送される地図データを、ＣＲＴ３４の画面に地図として再生すると共に、電子制御回路２０から転送される車両の計算位置を、現在表示中の地図上に表示する構成のものである。
【００２２】
尚、電子制御回路２０は、車両に搭載することなく、固定局に設けて、適宜の通信装置によってデータを送受信して車両位置を再現する構成のものでもよい。
前記電子制御回路２０は、図示しない電源スイッチがオンされると、ＲＯＭ２４に予め設定されたプログラムに従って、ＣＰＵ２２が演算処理を実行開始する。
【００２３】
本実施例では、発進前に車両の乗員が、コントロールスイッチ６を操作して、ＣＲＴ３４に表示される地図を選択し、この地図上に自らの車両位置を初期位置として指示する。あるいは、これ以外にも、前回の車両の運転停止時の計算位置を不揮発性メモリに格納しておき、この位置を初期位置として設定してもよい。
【００２４】
そして、車両が走行を開始すると、車速センサ１から入力される走行速度を積分して得られる走行距離と、方位センサ２から得られる進行方向が検出される。車両がある距離走行して、検出された走行距離と走行方向とに基づいて計算された現在の計算位置が、ＣＲＴ３４の地図上に表示される。更に、この計算位置を蓄積して行くことにより車両の走行軌跡を求め、計算位置近傍の道路パターンデータと比較して、いずれの道路を走行しているかを推定し、表示位置を補正している。
【００２５】
次に、電子制御回路２０で行われるこの道路の推定処理について、図２に示すフローチャートによって説明する。尚、図示はしないが、別の推測航法処理により、車速センサ１から入力される走行速度を積分して得られる走行距離と方位センサ２から得られる進行方向とに基づき所定タイミングで現在位置が算出され、その現在位置が所定個蓄積されることにより、車両の走行軌跡も求められている。
【００２６】
まず、処理が開始されると、既に求められいる走行軌跡がＲＡＭ２６の所定の作業領域に記憶される（ステップ１０１）。次に現在の車速も同じ作業領域に記憶される（ステップ１０３）。
次に、地図メモリ４から、上記走行軌跡の近傍（例えば車両の現在位置から所定半径内：後述する図５〜７で一点鎖線で示す円内に該当）の道路パターンデータを抽出し、更にその内から、車両の現在の進行方向に対して前方左右６０゜の方向に走っている道路パターンを候補道路パターンとして選択し、ＲＡＭ２６の所定の記憶領域に登録する（ステップ１０４）。
【００２７】
例えば図５（ａ）に示すごとくに、３本の道路Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２が候補道路として選択されたものとする。一点鎖線で示す円の中心の矢印が、上述した推測航法によって得られている車両位置、矢印の方向が車両の進行方向であり、一点鎖線で示す円の範囲が車両位置の誤差範囲を示している。
【００２８】
この状態での記憶領域２６ａの内容を図９（ａ）に示す。記憶領域２６ａは、各候補道路Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２毎に設けられ、各領域毎に、道路番号、後述する相関値、後述する確度、その他のデータが格納されている。なお、ステップ１０４では、候補道路の分岐があった場合には、後述する分岐履歴についても所定の記憶領域に登録する。
【００２９】
次に、各候補道路毎に近似度を表す相関値の計算を行う（ステップ１０５）。この計算は、候補道路パターンに車両位置から垂線を下ろしてその交点を起点として、走行速度によって異なるが、例えば車両の１０ｍ走行毎に得られる１０ｍの走行軌跡を、５００ｍ分、即ち５０回分、候補道路パターンに対してパターンマッチングし、得られた５０個の相関値を平均して、対応する候補道路の相関値とする。
【００３０】
上記相関値は、例えば、走行軌跡と候補道路パターンとの方向のずれを所定間隔で一方の端点から他方の端点まで順次最小２乗法により演算して求める。また特開平２−１３８８１３号に示されているように、車両の走行軌跡と道路パターンとをそれぞれ単位長ベクトルを用いて折線近似した上でそれら折線近似されたパターンの各先頭が一致するように両者を重ね合わせたときに両者間のずれによって生じる面積の総和を相関値としてもよい。本実施例においても、値が大きいほど相関が低い、つまり近似していないこととしている。この相関値は、該当する候補道路の記憶領域２６ａに記憶される。
【００３１】
次に、確度が計算される（ステップ１０７）。ここでは、車両の高速状態が所定距離以上走行する間継続している場合に、候補道路中の高速道路に、確度を設定する処理を行う。この処理も各候補道路毎に実施され、該当する候補道路の記憶領域２６ａに記憶される。
【００３２】
次に、このようにして算出されている相関値と確度とに基づいて、候補に挙げられている道路の削除処理が行われる（ステップ１０８）。これは、候補として不適切な道路を候補道路から削除する処理であり、詳細を図３に示す。
まず分岐グループ内の削除処理が行われる（ステップ２００）。分岐グループとは、走行中に候補道路が分岐した場合に、同一の道路から分岐した道路同士をグループ化したものであり、その分岐関係を示す分岐履歴データはＲＡＭ２６の所定の記憶領域に記憶されている。なお、図５（ａ）の場合は、走行し始めたばかりで、分岐履歴データは形成されていない。
【００３３】
図４に、分岐グループ内の削除処理の詳細を示す。最初に、分岐履歴の存在が判定される（ステップ２１０）。存在しなければ否定判定されて次の処理に移る。図５（ａ）の場合は、たまたま分岐履歴データが存在しないので、ここでは他の処理はなされない。
【００３４】
車両の走行により、図５（ｂ）に示すごとく、候補道路Ｒ０が分岐した道路Ｒ３が候補道路として選択された場合を考える。この場合、ステップ１０４により記憶領域２６ａは、図９（ｂ）に示すごとく、道路Ｒ３が加わる。これとともに、図１０（ａ）に示すごとく、分岐履歴の記憶領域２６ｂに、１６ビット分の領域（１６進数で番号付与）が確保され、対応する候補道路のビット位置に「１」が記入される。即ち、候補道路Ｒ０を表す第０桁と候補道路Ｒ３を表す第３桁に「１」が記入される。なお、図１０において、ビット位置の内、空白部分は「０」が記入されている。
【００３５】
したがって、この分岐履歴の記憶領域２６ｂが確保されていれば、図４のステップ２１０では肯定判定され、次に処理していない分岐履歴データが存在するか判定される（ステップ２２０）。図１０（ａ）の分岐履歴データが存在するので、その分岐履歴データの処理が行われる。
【００３６】
まず、分岐履歴データに登録されている各候補道路について、総合確度が読み込まれる（ステップ２３０）。総合確度とは、ステップ１０５の相関値とステップ１０７の確度とを総合したものであり、次式１のように総合確度が算出される。
【００３７】
【数１】
【００３８】
ここでＡＰは総合確度、Ｃは相関値、Ｐは確度を表す。
次に、この総合確度のデータをソートする（ステップ２４０）。このソートは値が低い順になされる。なお、ソート後のデータの先頭にある、値が最も低い道路は、分岐グループ内では最も評価が高い道路、即ち分岐グループ内では走行している可能性の最も高い道路である。
【００３９】
次に、総合確度のレベルがチェックされる。例えば、ソートされた先頭の候補道路の総合確度をチェックし、その値が所定の基準値より高い場合には、同一分岐履歴内の他の候補道路と比較しても大差なく、候補道路を削除する参考にならないので、再度ステップ２２０に戻り、次の分岐履歴の処理に移る。
【００４０】
ソートされた先頭の候補道路の総合確度が所定の基準値より低かった場合には、分岐グループ毎に総合確度の相対的な比較がなされて、その比較結果により削除処理がなされることになる。即ち、その先頭の候補道路の総合確度と、２番目以降の候補道路の総合確度との差を算出し、差が所定値よりも大きい場合は、候補道路から２番目以降の該当する候補道路を削除する処理が行われる（ステップ２６０）。例えば、総合確度が０〜２５５の間で設定されているとすると、次式２が満足された場合に、２番目以降の候補道路は削除の対象となる。
【００４１】
【数２】
【００４２】
ここで、ＡＰＸ０は先頭の候補道路の総合確度、ＡＰＸｎは２番目以降の候補道路の総合確度を表す。
なお、式２の代わりに、例えば、次式３のように、倍数で判断してもよい。例えば先頭の候補道路の総合確度の２倍以上であれば２番目以降の候補道路を削除の対象としてもよい。
【００４３】
【数３】
【００４４】
例えば、図５（ｂ）の状態の分岐履歴のチェックにより、候補道路Ｒ３の総合確度ＡＰ３が候補道路Ｒ０の総合確度ＡＰ０よりも大きいとしても、ＡＰ３−ＡＰ０≦１５であった場合には、道路Ｒ３は候補道路から削除されない。
更に、車両が走行して、図６（ｃ）の状態に至った場合、候補道路Ｒ３については、特に相関値Ｃが大きくなることより、総合確度ＡＰ３が増加したものとする。ステップ２６０の処理でＡＰ３−ＡＰ０＞１５となり道路Ｒ３は候補道路から削除される。即ち、図９（ｃ）に示すように記憶領域２６ａの内容からＲ３の領域が削除される。また、図１０（ａ）に示した分岐履歴データ内の第３桁の「１」は「０」とされる。なお、この時、分岐履歴データは、「１」であるのは第０桁のみとなることから、ステップ２６０にて、図１０（ａ）の分岐履歴データも消去される。
【００４５】
分岐グループ内削除処理（ステップ２００）が終了すると、次に全候補道路を対象とする削除処理が実行される（ステップ３００）。ここでは、総合確度で、全候補道路をソートし、ソートされた先頭の候補道路の総合確度ＡＰ０と、２番目以降の候補道路の総合確度ＡＰｎとの差を算出し、差が所定値（ステップ２６０の所定値よりも大きい値の所定値）よりも大きい場合は、候補道路から削除する処理が行われる。例えば、総合確度が０〜２５５の間で設定されているとすると、所定値を「３１」とする次式４が満足された場合に、２番目以降の候補道路は削除の対象となる。
【００４６】
【数４】
【００４７】
式４では所定値が「３１」であり、式２では所定値が「１５」であるので、ステップ３００の削除はステップ２６０の削除よりも緩い基準で削除していることになる。即ち、ステップ２６０よりは削除され難くされている。なお、この場合も、次式５に示すごとく倍数で判断してもよい。ここでは式３の場合より大きい「３」倍以上か否かで削除を判断してる。
【００４８】
【数５】
【００４９】
次に推測位置よりも外れた道路について、削除処理が行われる（ステップ４００）。即ち、図５〜７で一点鎖線の円で示す車両位置の誤差範囲から外れた場合は、候補から削除する。
こうして削除処理（ステップ１０８）を終了して、次に前記式１にて得られている総合確度を評価し、全候補道路の内で、評価の最も高い道路（ここでは総合確度の値が最も低い道路）、即ち現在走行している可能性が最も高い道路が選択される（ステップ１０９）。例えば図６（ｃ）の状況では、候補道路Ｒ１上に、現在位置のマークが表示されることになる。
【００５０】
更に、車両が進行して、道路Ｒ１が分岐した場合を、図６（ｄ）に示す。分岐により新たに生じた候補道路は、図６（ｃ）の状態で削除された道路と同じ符号「Ｒ３」を用いて表す。ステップ１０４の処理で記憶領域２６ａの内容は図９（ｄ）のごとくとなる。また分岐履歴データも図１０（ｂ）のごとくとなる。
【００５１】
この候補道路Ｒ１と候補道路Ｒ３とは、総合確度に１５を越える差がなく、また両者ともに、全候補道路Ｒ０〜Ｒ３の最低の総合確度との差が３１を越えることなく車両が進行し、図７（ｅ）のごとくとなったとする。図７（ｅ）の状態では、更に候補道路Ｒ１が分岐して、候補道路Ｒ４の記憶領域が、ステップ１０４の処理で記憶領域２６ａに図９（ｅ）のごとく設定される。また分岐履歴データも図１０（ｂ）の内容の第４桁に「１」が記入され、図１０（ｃ）のごとくとなる。
【００５２】
ステップ２６０の処理では、候補道路Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４が一つの分岐グループを形成しているので、この３つの候補道路Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４の内、最低の総合確度との差が演算される。例えば候補道路Ｒ１が最低の総合確度であれば、候補道路Ｒ３の総合確度から候補道路Ｒ１の総合確度が減算されて、その値が１５以下であれば、候補道路Ｒ３は削除されない。候補道路Ｒ４についても同様である。
【００５３】
候補道路Ｒ３，Ｒ４が共に削除されずに車両が進行し、図７（ｆ）の状態となったものとする。この状態では、既に候補道路Ｒ０は２本の候補道路Ｒ５，Ｒ７を分岐している。また候補道路Ｒ２は１本の候補道路Ｒ６を分岐している。したがって、このときの記憶領域２６ａの内容は図９（ｆ）のごとくとなる。また分岐履歴データも図１０（ｄ）のごとくとなる。分岐履歴データは、各々分岐したグループ毎に、１６ビットのメモリに記入されている。したがって、ステップ２６０の削除処理では、まず候補道路Ｒ１の分岐グループである候補道路Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４について、次に候補道路Ｒ０の分岐グループである候補道路Ｒ０，Ｒ５，Ｒ７について、次に候補道路Ｒ２の分岐グループである候補道路Ｒ２，Ｒ６について、上記式２または式３の条件が満足されるか判定される。
【００５４】
この結果、候補道路Ｒ１の分岐グループから候補道路Ｒ３が削除され、候補道路Ｒ０の分岐グループから候補道路Ｒ７が削除された場合、記憶領域２６ａの内容は図９（ｇ）のごとくとなる。また分岐履歴データも図１０（ｅ）のごとくとなる。
【００５５】
この後、同じ制御周期内でステップ３００の全候補道路を対象とした削除処理が行われるが、すでにＲ３，Ｒ７のデータは削除されているので、処理の負担は軽くなる。
更に、このステップ３００の処理で、図８（ｇ）のごとく、候補道路Ｒ２，Ｒ５，Ｒ６が削除対象に該当するとして削除された場合には、記憶領域２６ａの内容は図９（ｈ）のごとくとなる。また分岐履歴データも図１０（ｆ）のごとくとなる。分岐履歴データの内、候補道路Ｒ２の分岐グループについては候補道路が全てなくなり、候補道路Ｒ０の分岐グループはＲ０のみとなったので、２つの分岐履歴データは削除され、候補道路Ｒ１の分岐グループのみとなる。
【００５６】
更に、図８（ｇ）の状態から更に車両が進行し、候補道路Ｒ０が一点鎖線の円で示す車両位置の誤差範囲から外れた場合には、図９（ｈ）の状態から候補道路Ｒ０の領域が削除されることになる。
本実施例では、ステップ２００により、分岐関係にある候補道路のグループ毎に、相対的比較により候補として不適切なものを排除している。ここで相対的比較とは、グループ内の候補道路間の相対的な総合確度の差異を比較することである。このため、候補道路として相対的に総合確度の低いものほど残され、高いものほど削除されて行くことになる。このように、不適切な候補道路を排除しているのみであり、必ず１つに絞っているのではない。また分岐して２つ以上の候補道路となれば図１０に示すように分岐関係を記憶保持しているので、分岐した直後に一度に１つに絞る必要もなく、ステップ２００の処理で各分岐グループ毎にチェックを繰り返しながら、総合確度に差が出てきた候補道路を、順次削除して行けばよい。即ち、図１０のごとく記憶されている分岐関係を参照しつつ各分岐関係内で不適切な道路であるとの可能性が十分に高まった後に、即ち、式２または式３の関係が満足された後に、はじめて該当する道路を排除できる。このため、従来のごとく、分岐した直後に必ず一度に１つに絞ってしまうことによる誤推定の可能性を低くすることができる。
【００５７】
しかも全体として不適切なものがあった場合には、ステップ３００，４００にて、走行軌跡と道路パターンとの比較結果、更に推定された車両の位置・方向と上記道路位置・方向との比較結果に基づいて削除しているため、候補道路が分岐した場合でも、そのこととは無関係に、単に候補道路から候補として不適切な道路を削除することができる。このため、ステップ２００の削除では残された候補道路も真に不適切なものは、必ず排除される。
【００５８】
したがって、誤推定を極力防止できるとともに、ステップ２００，３００，４００の削除処理にて、候補道路から適切に排除を行うことによりメモリ不足を防止でき、パターンマッチングの負担の増加を防止できる。
また、ステップ２００での排除の基準が、ステップ３００に比較して排除しやすくしている。これは、分岐グループ内では、分岐関係にない候補道路同士のよりも、相対的に比較した場合の差が小さくても、不適切さを明確に表しているためであり、このように設定することにより早めに不適切な候補道路を削除でき、より早期にメモリ不足の防止やパターンマッチングの負担の増加が防止できる。更に、ステップ２００に続く、ステップ３００にての削除処理の負担が軽減する。特にステップ３００では全候補道路をソートしていることから、候補道路を少しでも減らすことは、負担の軽減に効果がある。
【００５９】
このように、正しい道路が削除されることを防止できるとともに、分岐した候補道路が適切に削除されて行くので、誤推定を極力防止でき、メモリ不足やパターンマッチングの負担の増加も防止できる。
本実施例において、車速センサ１、方位センサ２および電子制御回路２０が走行軌跡検出手段および車両の位置方向推定手段に該当し、電子制御回路２０で行われている車速センサ１から入力される走行速度を積分して得られる走行距離と方位センサ２から得られる進行方向とに基づき所定タイミングで現在位置を算出し、その現在位置を所定個蓄積することにより、車両の走行軌跡を求める処理が、走行軌跡検出手段としての処理に該当する。その内、車速センサ１から入力される走行速度を積分して走行距離を得る処理、および、方位センサ２から得られる進行方向と走行距離とに基づき所定タイミングで現在位置を算出する処理が、車両の位置方向推定手段としての処理に該当する。地図メモリ４が地図情報記憶手段に該当する。
【００６０】
また電子制御回路２０が、推定手段、候補道路削除手段、分岐関係記憶手段および分岐内削除手段に該当し、電子制御回路２０で行われているステップ１０４，１０９が推定手段としての処理に該当し、ステップ３００が請求項１の候補道路削除手段としての処理に該当し、ステップ１０４内で行われる分岐履歴データ作成処理が分岐関係記憶手段としての処理に該当し、ステップ２００が分岐内削除手段としての処理に該当する。またステップ３００，４００が請求項２の候補道路削除手段としての処理に該当する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明一実施例の車両走行位置表示装置のブロック図である。
【図２】電子制御回路２０で行われる道路推定処理のフローチャートである。
【図３】その内の削除処理のフローチャートである。
【図４】その内の分岐グループ内削除処理のフローチャートである。
【図５】候補道路の出現状態を示す説明図である。
【図６】候補道路の出現状態を示す説明図である。
【図７】候補道路の出現状態を示す説明図である。
【図８】候補道路の出現状態を示す説明図である。
【図９】候補道路の記憶内容を表す説明図である。
【図１０】分岐履歴の記憶内容を表す説明図である。
【図１１】請求項１の発明の基本的構成を示す例示図である。
【図１２】請求項２の発明の基本的構成を示す例示図である。
【符号の説明】
１…車速センサ ２…方位センサ ４…地図メモリ
６…コントロールスイッチ ２０…電子制御回路
２２…ＣＰＵ ２４…ＲＯＭ ２６…ＲＡＭ
２６ａ…候補道路の記憶領域 ２６ｂ…分岐履歴の記憶領域
２８…入出力回路 ３０…コモンバス ３２…ＣＲＴコントローラ
３４…ＣＲＴ
【産業上の利用分野】
本発明は車両走行位置推定装置に関し、特に走行軌跡と道路パターンデータとを比較して、現在位置を推定する車両走行位置推定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両に搭載された方向検出手段や走行距離検出手段等のセンサからの検出信号に基づいて、車両の走行方向と走行距離とを求めて車両の位置を計算し、この計算位置に基づいて、ディスプレイに表示された地図上に車両の位置を表示するものが知られている。しかし、走行距離検出手段や方向検出手段の検出値には若干の誤差が含まれるので、これらの検出値を積算して得られる車両の計算位置には誤差が生じる。これらの誤差は人工衛星を用いたＧＰＳシステムでも、人工衛星と車両との間に建物があったりした場合には測定データに誤差が生じる場合があった。
【０００３】
このような誤差を補正するために、算出された車両軌跡と地図データから候補として抽出されている候補道路の道路パターンとを比較し、その一致度（近似度）により、候補道路中のいずれの道路を走行しているのかを推定する装置が知られており、例えば特開平２−１３０４１５号公報に開示されている。
【０００４】
車両の進行により、候補道路が分岐すると、次々と候補道路が増加して、装置側のメモリ不足の問題や、パターンマッチングの負担の増加といった問題が生じる。そのため、上記従来技術では、候補道路の分岐の際に、その分岐の内で最も走行の可能性の高い候補道路に絞っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術は、分岐が生じた場合は、常に１つに絞ることにより、候補道路が増加しないようにしていたために、その際の一度の誤推定により正しい道路が排除されると、その後の処理では正しい道路が排除された状態で、推定処理が行われることになる。このため、装置のマッチングの負担が軽減されたとしても、間違った道路を推定し続ける可能性が高くなり、正確な表示を目指す車両走行位置推定装置としては問題があった。
【０００６】
本発明は、このような誤推定を極力防止するとともに、分岐した候補道路から適切に排除を行うことによりメモリ不足やパターンマッチングの負担の増加を解決しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、図１１に例示するごとく、
車両の走行軌跡検出手段と、
地図情報記憶手段と、
上記地図情報記憶手段に記憶されている車両近傍の道路から候補道路を抽出し、該候補道路の道路パターンと上記走行軌跡検出手段にて検出された走行軌跡とを比較して走行路を推定する推定手段と、
上記走行軌跡と上記道路パターンとの比較結果に基づいて、上記候補道路から候補として不適切な道路を削除する候補道路削除手段と、
を備えた車両走行位置推定装置において、
更に、候補道路が分岐する毎に、その分岐関係を記憶する分岐関係記憶手段と、
上記候補道路削除手段が実行する上記削除の前又は後に、上記分岐関係記憶手段により記憶された分岐関係に基づいて、分岐関係にある候補道路のグループ毎に、各候補道路の道路パターンと上記走行軌跡との比較結果を用いてグループ内の各候補道路を相対的に比較することにより候補として不適切な道路を削除する分岐内削除手段と、
を備えたことを特徴とする車両走行位置推定装置である。
【０００８】
請求項２記載の発明は、図１２に例示するごとく、
車両の走行軌跡検出手段と、
車両の位置方向推定手段と、
地図情報記憶手段と、
上記地図情報記憶手段に記憶されている車両近傍の道路から候補道路を抽出し、該候補道路の道路パターンと上記走行軌跡検出手段にて検出された走行軌跡とを比較して走行路を推定する推定手段と、
上記走行軌跡と上記道路パターンとの比較、および上記位置方向推定手段にて推定された車両の位置・方向と上記道路位置・方向との比較に基づいて、上記候補道路から候補として不適切な道路を削除する候補道路削除手段と、
を備えた車両走行位置推定装置において、
更に、候補道路が分岐する毎に、その分岐関係を記憶する分岐関係記憶手段と、
上記候補道路削除手段が実行する上記削除の前又は後に、上記分岐関係記憶手段により記憶された分岐関係に基づいて、分岐関係にある候補道路のグループ毎に、各候補道路の道路パターンと上記走行軌跡との比較結果を用いてグループ内の各候補道路を相対的に比較することにより候補として不適切な道路を削除する分岐内削除手段と、
を備えたことを特徴とする車両走行位置推定装置である。
【０００９】
請求項３記載の発明は、
上記候補道路削除手段における上記走行軌跡と上記道路パターンとの比較が、上記走行軌跡と上記道路パターンとのパターンマッチングによりパターンの近似度を求め、その内で最も高い近似度よりも所定値以上低い近似度の道路を上記候補道路から削除する処理であり、
上記分岐内削除手段は、分岐関係にある候補道路のグループ毎に、上記走行軌跡と上記候補道路の道路パターンとのパターンマッチングによりパターンの近似度を求め、その内で最も高い近似度よりも所定値以上低い近似度の道路を上記候補道路から削除し、その際に用いる所定値は、上記候補道路削除手段が用いる所定値よりも小さい値であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両走行位置推定装置である。
【００１０】
請求項４記載の発明は、
上記分岐内削除手段が、上記候補道路削除手段が実行する削除処理の前に、削除処理を行う請求項１〜３のいずれか記載の車両走行位置推定装置である。
【００１１】
【作用及び発明の効果】
請求項１，２記載の発明は、分岐内削除手段により、分岐関係にある候補道路のグループ毎に、相対的比較により候補として不適切なものを排除している。ここで相対的比較とは、グループ内の候補道路間の相対的な差異、即ち、候補としての適性の高さの相対的な差異を比較することである。
【００１２】
このため、候補として相対的に適性の高いものほど残され、低いものほど削除されて行くことになる。このように、不適切な候補道路を排除しているのみであり、必ず１つに絞っているのではない。また分岐関係を記憶保持しているので、分岐した直後に一度に１つに絞る必要もなく、記憶されている分岐関係を参照しつつ各分岐関係内で不適切な道路であるとの可能性が十分に高まった後に、はじめて該当する道路を排除できる。このため、従来のごとく、分岐した直後に必ず一度に１つに絞ってしまうことによる誤推定の可能性を低くすることができる。
【００１３】
しかも全体として不適切なものがあった場合には、候補道路削除手段にて、走行軌跡と道路パターンとの比較結果、請求項２では更に推定された車両の位置・方向と上記道路位置・方向との比較結果に基づいて削除しているため、候補道路が分岐した場合でも、そのこととは無関係に、単に候補道路から候補として不適切な道路を削除している。このため、分岐内削除手段の削除では残された候補道路も真に不適切なものは、必ず排除される。
【００１４】
したがって、誤推定を極力防止できるとともに、分岐内削除手段と候補道路削除手段との削除処理にて、候補道路から適切に排除を行うことによりメモリ不足を防止でき、パターンマッチングの負担の増加を防止できる。
分岐内削除手段における削除処理は、候補道路削除手段が実行する削除処理よりも削除し易い条件で削除してもよい。即ち、分岐関係にある候補道路のグループでは、分岐関係にない候補道路同士のよりも、相対的に比較した場合の差が小さくても、不適切さを明確に表している。したがって、早めに不適切な候補道路を削除でき、より早期にメモリ不足の防止やパターンマッチングの負担の増加が防止できる。
【００１５】
例えば、上記候補道路削除手段における上記走行軌跡と上記道路パターンとの比較が、上記走行軌跡と上記道路パターンとのパターンマッチングによりパターンの近似度を求め、その内で最も高い近似度よりも所定値以上低い近似度の道路を上記候補道路から削除する処理であり、上記分岐内削除手段は、分岐関係にある候補道路のグループ毎に、上記走行軌跡と上記候補道路の道路パターンとのパターンマッチングによりパターンの近似度を求め、その内で最も高い近似度よりも所定値以上低い近似度の道路を上記候補道路から削除し、その際に用いる所定値は、上記候補道路削除手段が用いる所定値よりも小さい値になっているとよい。分岐内削除手段での所定値が、候補道路削除手段における所定値よりも小さいことにより、候補道路削除手段では削除されないような近似度の差であっても、分岐内削除手段では削除されることになるからである。
【００１６】
また、上記候補道路削除手段による削除処理も、上記分岐内削除手段による削除処理も、通常、繰り返し実施されているので、各制御周期で、いずれの削除処理を先にしても、分岐内削除手段による削除処理により候補道路が削除されたことによる誤推定防止、メモリ不足防止、マッチング処理の負担軽減の効果は生じる。
【００１７】
特に、上述したごとく、分岐内削除手段における削除処理が、候補道路削除手段が実行する削除処理よりも削除し易い条件で削除されている場合には、各制御周期において、分岐内削除手段による削除処理を、候補道路削除手段による削除処理に優先させれば、候補道路削除手段による削除処理の負担を一制御周期早く軽減できる。
【００１８】
【実施例】
以下本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は車両走行位置表示装置の概略構成図である。車両には、車速センサ１と、方位センサ２とが積載されており、車速センサ１は、車両の走行速度を検出するものである。この走行速度を後述する電子制御回路２０により積分処理することによって、車両の走行距離が求められる構成となっている。方位センサ２は、車両の走行方向を検出するものであり、本実施例では、地磁気を検出して方向を得るものを用いている。但し、この方位センサ２としては、ジャイロコンパスによるものや、左右操舵輪の回転差などから得られる車両のステアリング角を累積して方向を求めるものなどでもよい。勿論、直接位置を検出する装置としてＧＰＳシステムを用いてもよい。
【００１９】
また、地図メモリ４を備えており、これはコンパクトディスク等の大容量の記憶装置で構成されている。この地図メモリ４には、例えば東京都や愛知県あるいは東海地方などの所定範囲の地図データが記憶されている。地図データは、道路番号、道路種類、道路形状、道路幅、道路名、建物、地名、地形などの地図を再生するためのデータである。このうち、道路形状のデータは、道路パターンデータとして、車両走行軌跡と比較され、走行位置を補正するために、地図データあるいは実測に基づいて作成されているデータである。
【００２０】
更に、コントロールスイッチ６が設けられており、これは、運転者が初期値を入力したり、表示される地図を選択したり、あるいは目的地までのルートを設定するための各種スイッチで構成されている。
これらの車速センサ１、方位センサ２、地図メモリ４、コントロールスイッチ６は、各々、電子制御回路２０に接続されている。この電子制御回路２０は、周知のＣＰＵ２２、制御用のプログラムやデータを予め格納してあるＲＯＭ２４、読み書き可能なＲＡＭ２６に、入出力回路２８がコモンバス３０を介して相互に接続されて構成されている。ＣＰＵ２２は、車速センサ１、方位センサ２、地図メモリ４、コントロールスイッチ６からの信号を入出力回路２８を介して入力し、これらの信号、ＲＯＭ２４、ＲＡＭ２６内のプログラムやデータ等に基づいて、入出力回路２８、ＣＲＴコントローラ３２を介してＣＲＴ３４に駆動信号を出力する。
【００２１】
このＣＲＴコントローラ３２は、ＣＲＴ３４の表示を制御し、電子制御回路２０から転送される地図データを、ＣＲＴ３４の画面に地図として再生すると共に、電子制御回路２０から転送される車両の計算位置を、現在表示中の地図上に表示する構成のものである。
【００２２】
尚、電子制御回路２０は、車両に搭載することなく、固定局に設けて、適宜の通信装置によってデータを送受信して車両位置を再現する構成のものでもよい。
前記電子制御回路２０は、図示しない電源スイッチがオンされると、ＲＯＭ２４に予め設定されたプログラムに従って、ＣＰＵ２２が演算処理を実行開始する。
【００２３】
本実施例では、発進前に車両の乗員が、コントロールスイッチ６を操作して、ＣＲＴ３４に表示される地図を選択し、この地図上に自らの車両位置を初期位置として指示する。あるいは、これ以外にも、前回の車両の運転停止時の計算位置を不揮発性メモリに格納しておき、この位置を初期位置として設定してもよい。
【００２４】
そして、車両が走行を開始すると、車速センサ１から入力される走行速度を積分して得られる走行距離と、方位センサ２から得られる進行方向が検出される。車両がある距離走行して、検出された走行距離と走行方向とに基づいて計算された現在の計算位置が、ＣＲＴ３４の地図上に表示される。更に、この計算位置を蓄積して行くことにより車両の走行軌跡を求め、計算位置近傍の道路パターンデータと比較して、いずれの道路を走行しているかを推定し、表示位置を補正している。
【００２５】
次に、電子制御回路２０で行われるこの道路の推定処理について、図２に示すフローチャートによって説明する。尚、図示はしないが、別の推測航法処理により、車速センサ１から入力される走行速度を積分して得られる走行距離と方位センサ２から得られる進行方向とに基づき所定タイミングで現在位置が算出され、その現在位置が所定個蓄積されることにより、車両の走行軌跡も求められている。
【００２６】
まず、処理が開始されると、既に求められいる走行軌跡がＲＡＭ２６の所定の作業領域に記憶される（ステップ１０１）。次に現在の車速も同じ作業領域に記憶される（ステップ１０３）。
次に、地図メモリ４から、上記走行軌跡の近傍（例えば車両の現在位置から所定半径内：後述する図５〜７で一点鎖線で示す円内に該当）の道路パターンデータを抽出し、更にその内から、車両の現在の進行方向に対して前方左右６０゜の方向に走っている道路パターンを候補道路パターンとして選択し、ＲＡＭ２６の所定の記憶領域に登録する（ステップ１０４）。
【００２７】
例えば図５（ａ）に示すごとくに、３本の道路Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２が候補道路として選択されたものとする。一点鎖線で示す円の中心の矢印が、上述した推測航法によって得られている車両位置、矢印の方向が車両の進行方向であり、一点鎖線で示す円の範囲が車両位置の誤差範囲を示している。
【００２８】
この状態での記憶領域２６ａの内容を図９（ａ）に示す。記憶領域２６ａは、各候補道路Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２毎に設けられ、各領域毎に、道路番号、後述する相関値、後述する確度、その他のデータが格納されている。なお、ステップ１０４では、候補道路の分岐があった場合には、後述する分岐履歴についても所定の記憶領域に登録する。
【００２９】
次に、各候補道路毎に近似度を表す相関値の計算を行う（ステップ１０５）。この計算は、候補道路パターンに車両位置から垂線を下ろしてその交点を起点として、走行速度によって異なるが、例えば車両の１０ｍ走行毎に得られる１０ｍの走行軌跡を、５００ｍ分、即ち５０回分、候補道路パターンに対してパターンマッチングし、得られた５０個の相関値を平均して、対応する候補道路の相関値とする。
【００３０】
上記相関値は、例えば、走行軌跡と候補道路パターンとの方向のずれを所定間隔で一方の端点から他方の端点まで順次最小２乗法により演算して求める。また特開平２−１３８８１３号に示されているように、車両の走行軌跡と道路パターンとをそれぞれ単位長ベクトルを用いて折線近似した上でそれら折線近似されたパターンの各先頭が一致するように両者を重ね合わせたときに両者間のずれによって生じる面積の総和を相関値としてもよい。本実施例においても、値が大きいほど相関が低い、つまり近似していないこととしている。この相関値は、該当する候補道路の記憶領域２６ａに記憶される。
【００３１】
次に、確度が計算される（ステップ１０７）。ここでは、車両の高速状態が所定距離以上走行する間継続している場合に、候補道路中の高速道路に、確度を設定する処理を行う。この処理も各候補道路毎に実施され、該当する候補道路の記憶領域２６ａに記憶される。
【００３２】
次に、このようにして算出されている相関値と確度とに基づいて、候補に挙げられている道路の削除処理が行われる（ステップ１０８）。これは、候補として不適切な道路を候補道路から削除する処理であり、詳細を図３に示す。
まず分岐グループ内の削除処理が行われる（ステップ２００）。分岐グループとは、走行中に候補道路が分岐した場合に、同一の道路から分岐した道路同士をグループ化したものであり、その分岐関係を示す分岐履歴データはＲＡＭ２６の所定の記憶領域に記憶されている。なお、図５（ａ）の場合は、走行し始めたばかりで、分岐履歴データは形成されていない。
【００３３】
図４に、分岐グループ内の削除処理の詳細を示す。最初に、分岐履歴の存在が判定される（ステップ２１０）。存在しなければ否定判定されて次の処理に移る。図５（ａ）の場合は、たまたま分岐履歴データが存在しないので、ここでは他の処理はなされない。
【００３４】
車両の走行により、図５（ｂ）に示すごとく、候補道路Ｒ０が分岐した道路Ｒ３が候補道路として選択された場合を考える。この場合、ステップ１０４により記憶領域２６ａは、図９（ｂ）に示すごとく、道路Ｒ３が加わる。これとともに、図１０（ａ）に示すごとく、分岐履歴の記憶領域２６ｂに、１６ビット分の領域（１６進数で番号付与）が確保され、対応する候補道路のビット位置に「１」が記入される。即ち、候補道路Ｒ０を表す第０桁と候補道路Ｒ３を表す第３桁に「１」が記入される。なお、図１０において、ビット位置の内、空白部分は「０」が記入されている。
【００３５】
したがって、この分岐履歴の記憶領域２６ｂが確保されていれば、図４のステップ２１０では肯定判定され、次に処理していない分岐履歴データが存在するか判定される（ステップ２２０）。図１０（ａ）の分岐履歴データが存在するので、その分岐履歴データの処理が行われる。
【００３６】
まず、分岐履歴データに登録されている各候補道路について、総合確度が読み込まれる（ステップ２３０）。総合確度とは、ステップ１０５の相関値とステップ１０７の確度とを総合したものであり、次式１のように総合確度が算出される。
【００３７】
【数１】
ここでＡＰは総合確度、Ｃは相関値、Ｐは確度を表す。
次に、この総合確度のデータをソートする（ステップ２４０）。このソートは値が低い順になされる。なお、ソート後のデータの先頭にある、値が最も低い道路は、分岐グループ内では最も評価が高い道路、即ち分岐グループ内では走行している可能性の最も高い道路である。
【００３９】
次に、総合確度のレベルがチェックされる。例えば、ソートされた先頭の候補道路の総合確度をチェックし、その値が所定の基準値より高い場合には、同一分岐履歴内の他の候補道路と比較しても大差なく、候補道路を削除する参考にならないので、再度ステップ２２０に戻り、次の分岐履歴の処理に移る。
【００４０】
ソートされた先頭の候補道路の総合確度が所定の基準値より低かった場合には、分岐グループ毎に総合確度の相対的な比較がなされて、その比較結果により削除処理がなされることになる。即ち、その先頭の候補道路の総合確度と、２番目以降の候補道路の総合確度との差を算出し、差が所定値よりも大きい場合は、候補道路から２番目以降の該当する候補道路を削除する処理が行われる（ステップ２６０）。例えば、総合確度が０〜２５５の間で設定されているとすると、次式２が満足された場合に、２番目以降の候補道路は削除の対象となる。
【００４１】
【数２】
ここで、ＡＰＸ０は先頭の候補道路の総合確度、ＡＰＸｎは２番目以降の候補道路の総合確度を表す。
なお、式２の代わりに、例えば、次式３のように、倍数で判断してもよい。例えば先頭の候補道路の総合確度の２倍以上であれば２番目以降の候補道路を削除の対象としてもよい。
【００４３】
【数３】
例えば、図５（ｂ）の状態の分岐履歴のチェックにより、候補道路Ｒ３の総合確度ＡＰ３が候補道路Ｒ０の総合確度ＡＰ０よりも大きいとしても、ＡＰ３−ＡＰ０≦１５であった場合には、道路Ｒ３は候補道路から削除されない。
更に、車両が走行して、図６（ｃ）の状態に至った場合、候補道路Ｒ３については、特に相関値Ｃが大きくなることより、総合確度ＡＰ３が増加したものとする。ステップ２６０の処理でＡＰ３−ＡＰ０＞１５となり道路Ｒ３は候補道路から削除される。即ち、図９（ｃ）に示すように記憶領域２６ａの内容からＲ３の領域が削除される。また、図１０（ａ）に示した分岐履歴データ内の第３桁の「１」は「０」とされる。なお、この時、分岐履歴データは、「１」であるのは第０桁のみとなることから、ステップ２６０にて、図１０（ａ）の分岐履歴データも消去される。
【００４５】
分岐グループ内削除処理（ステップ２００）が終了すると、次に全候補道路を対象とする削除処理が実行される（ステップ３００）。ここでは、総合確度で、全候補道路をソートし、ソートされた先頭の候補道路の総合確度ＡＰ０と、２番目以降の候補道路の総合確度ＡＰｎとの差を算出し、差が所定値（ステップ２６０の所定値よりも大きい値の所定値）よりも大きい場合は、候補道路から削除する処理が行われる。例えば、総合確度が０〜２５５の間で設定されているとすると、所定値を「３１」とする次式４が満足された場合に、２番目以降の候補道路は削除の対象となる。
【００４６】
【数４】
式４では所定値が「３１」であり、式２では所定値が「１５」であるので、ステップ３００の削除はステップ２６０の削除よりも緩い基準で削除していることになる。即ち、ステップ２６０よりは削除され難くされている。なお、この場合も、次式５に示すごとく倍数で判断してもよい。ここでは式３の場合より大きい「３」倍以上か否かで削除を判断してる。
【００４８】
【数５】
次に推測位置よりも外れた道路について、削除処理が行われる（ステップ４００）。即ち、図５〜７で一点鎖線の円で示す車両位置の誤差範囲から外れた場合は、候補から削除する。
こうして削除処理（ステップ１０８）を終了して、次に前記式１にて得られている総合確度を評価し、全候補道路の内で、評価の最も高い道路（ここでは総合確度の値が最も低い道路）、即ち現在走行している可能性が最も高い道路が選択される（ステップ１０９）。例えば図６（ｃ）の状況では、候補道路Ｒ１上に、現在位置のマークが表示されることになる。
【００５０】
更に、車両が進行して、道路Ｒ１が分岐した場合を、図６（ｄ）に示す。分岐により新たに生じた候補道路は、図６（ｃ）の状態で削除された道路と同じ符号「Ｒ３」を用いて表す。ステップ１０４の処理で記憶領域２６ａの内容は図９（ｄ）のごとくとなる。また分岐履歴データも図１０（ｂ）のごとくとなる。
【００５１】
この候補道路Ｒ１と候補道路Ｒ３とは、総合確度に１５を越える差がなく、また両者ともに、全候補道路Ｒ０〜Ｒ３の最低の総合確度との差が３１を越えることなく車両が進行し、図７（ｅ）のごとくとなったとする。図７（ｅ）の状態では、更に候補道路Ｒ１が分岐して、候補道路Ｒ４の記憶領域が、ステップ１０４の処理で記憶領域２６ａに図９（ｅ）のごとく設定される。また分岐履歴データも図１０（ｂ）の内容の第４桁に「１」が記入され、図１０（ｃ）のごとくとなる。
【００５２】
ステップ２６０の処理では、候補道路Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４が一つの分岐グループを形成しているので、この３つの候補道路Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４の内、最低の総合確度との差が演算される。例えば候補道路Ｒ１が最低の総合確度であれば、候補道路Ｒ３の総合確度から候補道路Ｒ１の総合確度が減算されて、その値が１５以下であれば、候補道路Ｒ３は削除されない。候補道路Ｒ４についても同様である。
【００５３】
候補道路Ｒ３，Ｒ４が共に削除されずに車両が進行し、図７（ｆ）の状態となったものとする。この状態では、既に候補道路Ｒ０は２本の候補道路Ｒ５，Ｒ７を分岐している。また候補道路Ｒ２は１本の候補道路Ｒ６を分岐している。したがって、このときの記憶領域２６ａの内容は図９（ｆ）のごとくとなる。また分岐履歴データも図１０（ｄ）のごとくとなる。分岐履歴データは、各々分岐したグループ毎に、１６ビットのメモリに記入されている。したがって、ステップ２６０の削除処理では、まず候補道路Ｒ１の分岐グループである候補道路Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４について、次に候補道路Ｒ０の分岐グループである候補道路Ｒ０，Ｒ５，Ｒ７について、次に候補道路Ｒ２の分岐グループである候補道路Ｒ２，Ｒ６について、上記式２または式３の条件が満足されるか判定される。
【００５４】
この結果、候補道路Ｒ１の分岐グループから候補道路Ｒ３が削除され、候補道路Ｒ０の分岐グループから候補道路Ｒ７が削除された場合、記憶領域２６ａの内容は図９（ｇ）のごとくとなる。また分岐履歴データも図１０（ｅ）のごとくとなる。
【００５５】
この後、同じ制御周期内でステップ３００の全候補道路を対象とした削除処理が行われるが、すでにＲ３，Ｒ７のデータは削除されているので、処理の負担は軽くなる。
更に、このステップ３００の処理で、図８（ｇ）のごとく、候補道路Ｒ２，Ｒ５，Ｒ６が削除対象に該当するとして削除された場合には、記憶領域２６ａの内容は図９（ｈ）のごとくとなる。また分岐履歴データも図１０（ｆ）のごとくとなる。分岐履歴データの内、候補道路Ｒ２の分岐グループについては候補道路が全てなくなり、候補道路Ｒ０の分岐グループはＲ０のみとなったので、２つの分岐履歴データは削除され、候補道路Ｒ１の分岐グループのみとなる。
【００５６】
更に、図８（ｇ）の状態から更に車両が進行し、候補道路Ｒ０が一点鎖線の円で示す車両位置の誤差範囲から外れた場合には、図９（ｈ）の状態から候補道路Ｒ０の領域が削除されることになる。
本実施例では、ステップ２００により、分岐関係にある候補道路のグループ毎に、相対的比較により候補として不適切なものを排除している。ここで相対的比較とは、グループ内の候補道路間の相対的な総合確度の差異を比較することである。このため、候補道路として相対的に総合確度の低いものほど残され、高いものほど削除されて行くことになる。このように、不適切な候補道路を排除しているのみであり、必ず１つに絞っているのではない。また分岐して２つ以上の候補道路となれば図１０に示すように分岐関係を記憶保持しているので、分岐した直後に一度に１つに絞る必要もなく、ステップ２００の処理で各分岐グループ毎にチェックを繰り返しながら、総合確度に差が出てきた候補道路を、順次削除して行けばよい。即ち、図１０のごとく記憶されている分岐関係を参照しつつ各分岐関係内で不適切な道路であるとの可能性が十分に高まった後に、即ち、式２または式３の関係が満足された後に、はじめて該当する道路を排除できる。このため、従来のごとく、分岐した直後に必ず一度に１つに絞ってしまうことによる誤推定の可能性を低くすることができる。
【００５７】
しかも全体として不適切なものがあった場合には、ステップ３００，４００にて、走行軌跡と道路パターンとの比較結果、更に推定された車両の位置・方向と上記道路位置・方向との比較結果に基づいて削除しているため、候補道路が分岐した場合でも、そのこととは無関係に、単に候補道路から候補として不適切な道路を削除することができる。このため、ステップ２００の削除では残された候補道路も真に不適切なものは、必ず排除される。
【００５８】
したがって、誤推定を極力防止できるとともに、ステップ２００，３００，４００の削除処理にて、候補道路から適切に排除を行うことによりメモリ不足を防止でき、パターンマッチングの負担の増加を防止できる。
また、ステップ２００での排除の基準が、ステップ３００に比較して排除しやすくしている。これは、分岐グループ内では、分岐関係にない候補道路同士のよりも、相対的に比較した場合の差が小さくても、不適切さを明確に表しているためであり、このように設定することにより早めに不適切な候補道路を削除でき、より早期にメモリ不足の防止やパターンマッチングの負担の増加が防止できる。更に、ステップ２００に続く、ステップ３００にての削除処理の負担が軽減する。特にステップ３００では全候補道路をソートしていることから、候補道路を少しでも減らすことは、負担の軽減に効果がある。
【００５９】
このように、正しい道路が削除されることを防止できるとともに、分岐した候補道路が適切に削除されて行くので、誤推定を極力防止でき、メモリ不足やパターンマッチングの負担の増加も防止できる。
本実施例において、車速センサ１、方位センサ２および電子制御回路２０が走行軌跡検出手段および車両の位置方向推定手段に該当し、電子制御回路２０で行われている車速センサ１から入力される走行速度を積分して得られる走行距離と方位センサ２から得られる進行方向とに基づき所定タイミングで現在位置を算出し、その現在位置を所定個蓄積することにより、車両の走行軌跡を求める処理が、走行軌跡検出手段としての処理に該当する。その内、車速センサ１から入力される走行速度を積分して走行距離を得る処理、および、方位センサ２から得られる進行方向と走行距離とに基づき所定タイミングで現在位置を算出する処理が、車両の位置方向推定手段としての処理に該当する。地図メモリ４が地図情報記憶手段に該当する。
【００６０】
また電子制御回路２０が、推定手段、候補道路削除手段、分岐関係記憶手段および分岐内削除手段に該当し、電子制御回路２０で行われているステップ１０４，１０９が推定手段としての処理に該当し、ステップ３００が請求項１の候補道路削除手段としての処理に該当し、ステップ１０４内で行われる分岐履歴データ作成処理が分岐関係記憶手段としての処理に該当し、ステップ２００が分岐内削除手段としての処理に該当する。またステップ３００，４００が請求項２の候補道路削除手段としての処理に該当する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明一実施例の車両走行位置表示装置のブロック図である。
【図２】電子制御回路２０で行われる道路推定処理のフローチャートである。
【図３】その内の削除処理のフローチャートである。
【図４】その内の分岐グループ内削除処理のフローチャートである。
【図５】候補道路の出現状態を示す説明図である。
【図６】候補道路の出現状態を示す説明図である。
【図７】候補道路の出現状態を示す説明図である。
【図８】候補道路の出現状態を示す説明図である。
【図９】候補道路の記憶内容を表す説明図である。
【図１０】分岐履歴の記憶内容を表す説明図である。
【図１１】請求項１の発明の基本的構成を示す例示図である。
【図１２】請求項２の発明の基本的構成を示す例示図である。
【符号の説明】
１…車速センサ ２…方位センサ ４…地図メモリ
６…コントロールスイッチ ２０…電子制御回路
２２…ＣＰＵ ２４…ＲＯＭ ２６…ＲＡＭ
２６ａ…候補道路の記憶領域 ２６ｂ…分岐履歴の記憶領域
２８…入出力回路 ３０…コモンバス ３２…ＣＲＴコントローラ
３４…ＣＲＴ
Claims (4)
- 車両の走行軌跡検出手段と、
地図情報記憶手段と、
上記地図情報記憶手段に記憶されている車両近傍の道路から候補道路を抽出し、該候補道路の道路パターンと上記走行軌跡検出手段にて検出された走行軌跡とを比較して走行路を推定する推定手段と、
上記走行軌跡と上記道路パターンとの比較結果に基づいて、上記候補道路から候補として不適切な道路を削除する候補道路削除手段と、
を備えた車両走行位置推定装置において、
更に、候補道路が分岐する毎に、その分岐関係を記憶する分岐関係記憶手段と、
上記候補道路削除手段が実行する上記削除の前又は後に、上記分岐関係記憶手段により記憶された分岐関係に基づいて、分岐関係にある候補道路のグループ毎に、各候補道路の道路パターンと上記走行軌跡との比較結果を用いてグループ内の各候補道路を相対的に比較することにより候補として不適切な道路を削除する分岐内削除手段と、
を備えたことを特徴とする車両走行位置推定装置。 - 車両の走行軌跡検出手段と、
車両の位置方向推定手段と、
地図情報記憶手段と、
上記地図情報記憶手段に記憶されている車両近傍の道路から候補道路を抽出し、該候補道路の道路パターンと上記走行軌跡検出手段にて検出された走行軌跡とを比較して走行路を推定する推定手段と、
上記走行軌跡と上記道路パターンとの比較、および上記位置方向推定手段にて推定された車両の位置・方向と上記道路位置・方向との比較に基づいて、上記候補道路から候補として不適切な道路を削除する候補道路削除手段と、
を備えた車両走行位置推定装置において、
更に、候補道路が分岐する毎に、その分岐関係を記憶する分岐関係記憶手段と、
上記候補道路削除手段が実行する上記削除の前又は後に、上記分岐関係記憶手段により記憶された分岐関係に基づいて、分岐関係にある候補道路のグループ毎に、各候補道路の道路パターンと上記走行軌跡との比較結果を用いてグループ内の各候補道路を相対的に比較することにより候補として不適切な道路を削除する分岐内削除手段と、
を備えたことを特徴とする車両走行位置推定装置。 - 上記候補道路削除手段における上記走行軌跡と上記道路パターンとの比較が、上記走行軌跡と上記道路パターンとのパターンマッチングによりパターンの近似度を求め、その内で最も高い近似度よりも所定値以上低い近似度の道路を上記候補道路から削除する処理であり、
上記分岐内削除手段は、分岐関係にある候補道路のグループ毎に、上記走行軌跡と上記候補道路の道路パターンとのパターンマッチングによりパターンの近似度を求め、その内で最も高い近似度よりも所定値以上低い近似度の道路を上記候補道路から削除し、その際に用いる所定値は、上記候補道路削除手段が用いる所定値よりも小さい値であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両走行位置推定装置。 - 上記分岐内削除手段が、上記候補道路削除手段が実行する削除処理の前に、削除処理を行う請求項１〜３のいずれか記載の車両走行位置推定装置。
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-
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- 1994-07-14 JP JP16210894A patent/JP3551473B2/ja not_active Expired - Lifetime
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