JP3568768B2 - 車両位置同定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、走行している車両の道路上での現在位置を同定する車両位置同定装置に関し、特に、道路の幅員方向の位置として走行車線を同定する車両位置同定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２９は、例えば特開平８−１５９７８８号公報に記載された従来の車両位置同定装置の構成を示すブロック図であり、図において、１は道路の交差点あるいは折曲点等の位置を示すノード、ノード間を直線で接続するリンクなどのデータ（これらをまとめて道路データという）を記憶する道路網記憶手段であり、２はＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からの電波を受信し、受信した電波により位置を計測して車両の位置データを出力するＧＰＳ受信機であり、３は例えば図示せぬジャイロで検知した車両の角速度に基づいて車両の進行方位を計測し、方位データとして出力する方位計測手段であり、４は例えば図示せぬ距離センサから車両の走行距離に応じて出力されるパルス信号を計数して車両の走行距離を計測し、距離データとして出力する距離計測手段である。
【０００３】
５は方位計測手段３からの方位データおよび距離計測手段４からの距離データに基づいて車両の現在位置を経度と緯度で算出するとともに、ＧＰＳ受信機２からの位置データを利用して車両の現在位置を適宜修正し、車両の現在位置を現在位置データとして出力する現在位置計測手段であり、８１は距離計測手段４からの距離データを積算し、走行距離が１５０メートルに到達すると、所定の信号を出力するとともに、積算値をゼロにリセットした後に積算を再度開始する１５０メートル判定手段であり、８２は距離計測手段４からの距離データを積算し、走行距離が３０メートルに到達すると、所定の信号を出力するとともに、積算値をゼロにリセットした後に積算を再度開始する３０メートル判定手段である。
【０００４】
６は方位計測手段３からの方位データおよび現在位置計測手段５からの現在位置データに基づいて車両の走行軌跡を記憶する走行軌跡記憶手段である。走行軌跡記憶手段６は、車両が１５メートル走行する毎に、大きさが１５であり、方位が方位計測手段３の方位データである走行ベクトルを生成し、順次記憶していく。
【０００５】
７は道路網記憶手段１から道路データを適宜読み出し、車両が交差点を通過すると、方位計測手段３からの方位データ、距離計測手段４からの距離データおよび道路網記憶手段１から読み出した道路データに基づいて、車両が１５メートル走行する毎に、交差点から延出するすべての道路の延出方向における車両の位置候補を設定する位置候補設定手段であり、８は位置候補設定手段７より供給される位置候補に対応する道路形状ベクトルをそれぞれ生成し、順次記憶していく走行道路形状生成手段である。
【０００６】
９１は１５０メートル判定手段８１より所定の信号が供給される度に、走行軌跡記憶手段６からの走行軌跡および走行道路形状生成手段８からの道路形状ベクトルをそれぞれ照合して、走行軌跡と最も相関が高い道路形状ベクトルを選択するとともに、選択した道路形状ベクトルに対応する道路における位置候補の地点へ車両の現在位置を修正するパターンマッチング手段であり、９２は３０メートル判定手段８２より所定の信号が供給される毎に、現在位置計測手段５からの現在位置データおよび位置候補設定手段７からの各位置候補とを順次比較し、車両の現在位置に近い距離であり進行方向が近い位置候補を選択し、選択した位置候補の地点に車両の現在位置を修正するとともに、走行軌跡記憶手段６に記憶されている走行軌跡を修正する投影マッチング手段である。
【０００７】
１０１は現在位置計測手段５からの現在位置データに対応して、道路網記憶手段１から車両の現在位置周辺の地図データを読み出し、現在位置周辺の地図を、車両の現在位置を示す車両マークとともに表示手段１０２に表示させる表示制御手段である。
【０００８】
次に動作について説明する。
図３０はパターンマッチング手段９１の動作を説明する図であり、図３１は投影マッチング手段９２の動作を説明する図である。
【０００９】
パターンマッチング手段９１は、１５０メートル判定手段８１より所定の信号が供給される度に、走行軌跡記憶手段６に記憶されている走行軌跡および走行道路形状生成手段８からの各道路形状ベクトルを、それぞれ２キロメートル分だけ読み出す。
【００１０】
次に、パターンマッチング手段９１は、各道路形状ベクトルと走行軌跡との相関をそれぞれ演算し、最も相関が高い道路形状ベクトルを選択する。合わせて選択した道路形状ベクトルに対応する道路のルートが実際に走行中のルートであると判断して、その道路形状ベクトルに対応する道路における位置候補の地点へ現在位置を修正するとともに、走行軌跡記憶手段６からの走行軌跡を修正する。
【００１１】
このとき、パターンマッチング手段９１は、道路形状ベクトルのうち、道路形状ベクトルと走行軌跡の間に相関がないものを取り除くとともに、その道路形状ベクトルに対応する道路における位置候補を抹消する。
【００１２】
例えば、図３０においては、破線で示されている経路は、出発地点Ｐｓを出発した時から１５０メートル走行した時までの走行軌跡であり、各道路上の三角形のマークはそれぞれ位置候補である。そして、今の場合、これらの位置候補のうち、走行軌跡と最も相関が高い道路形状ベクトルに対応する道路上の位置候補Ｐ０−１の位置へ現在位置Ｐ０が修正される。
【００１３】
一方、投影マッチング手段９２は、出発地点Ｐｓを出発してから３０メートルを走行した時点で、現在位置Ｐ２の近傍の道路に設定された位置候補Ｐ２−１，Ｐ２−２，Ｐ２−３のうち、現在位置Ｐ２に最も近く、かつ進行方向が近い位置候補であるＰ２−３を選択し、その位置に現在位置を修正するとともに、走行軌跡記憶手段６に記憶されている走行軌跡を修正する。以後同様に、車両が３０メートル走行する毎に、現在位置が、位置候補Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５に修正されるとともに、走行軌跡も同様に修正される。
【００１４】
そして、表示制御手段１０１は、現在位置計測手段５からの現在位置データに対応して、道路網記憶手段１から車両の現在位置周辺の地図データを読み出し、現在位置周辺の地図を表示するとともに、上述のようにしてパターンマッチング手段９１および投影マッチング手段９２により適宜修正された現在位置に対応する地図上の位置に車両の現在位置を示す車両マークを表示手段１０２に表示させる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の車両位置同定装置は以上のように構成されているので、道路の幅員方向における車両の位置を同定せず、予め設定された位置（例えば道路の中央）に位置候補を設定するようにしていた。このため選択した位置候補へ車両の現在位置を修正すると、幅員方向においては道路の中央に車両の位置が修正されてしまい、車両が走行している車線を判断することが困難であるとともに、例えば大都市の幹線道路など幅員の大きな道路から車両が右折または左折した場合に、最大で、ほぼ道路の幅員だけの車両位置の誤差が生じてしまうという課題があった。
【００１６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、道路の幅員方向における車両位置と走行軌跡をより正確に同定することができる車両位置同定装置を得ることを目的とする。
【００１７】
また、車線変更時あるいは、交差点での右左折時において、道路の幅員方向における車両位置と走行軌跡をより正確に同定することができる車両位置同定装置を得ることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る車両位置同定装置は、車両の現在位置を計測する現在位置計測手段と、現在位置計測手段により時間の経過とともに計測された現在位置の履歴を車両の走行軌跡として記憶する走行軌跡記憶手段と、道路の交差点あるいは折曲点等の位置を表すノードと、ノード間を直線で接続するリンクとにより構成された所定の範囲の道路網のリンク毎に、道路の形状、道路の位置、道路の幅員、車線数および車両の通行方向を、そのリンクに対応する道路の属性として記憶する道路網記憶手段と、道路網記憶手段に記憶されている道路網のリンク、および走行軌跡記憶手段に記憶された走行軌跡に基づいて、車両が走行している道路を特定する走行道路特定手段と、走行道路特定手段により特定された道路の属性を道路網記憶手段から読み出し、その道路の属性から、その道路を構成する車線毎の属性として、車線の位置、車線の幅員、および車両の通行方向を算出する車線算出手段と、車線算出手段により算出された車線の属性、および走行軌跡記憶手段に記憶されている走行軌跡に基づいて車線毎に車両が走行している確率を計算し、その確率に基づいて車両が走行している走行車線を同定する位置同定手段とを備えたものである。
【００１９】
この発明に係る車両位置同定装置は、道路網記憶手段に、ノードとリンクとにより構成された所定の範囲の第１の道路網のリンク毎に、そのリンクに対応する道路の属性を記憶するとともに、所定の範囲と同一の範囲における、ノードとリンクより多いノードとリンクにより構成された第２の道路網のリンク毎に、そのリンクと対応する道路の属性として記憶し、走行道路特定手段で、第１の道路網のリンクと対応する道路の属性を使用し、車線算出手段および位置同定手段で、第２の道路網のリンクに対応する道路の属性を使用するものである。
【００２０】
この発明に係る車両位置同定装置は、位置同定手段により、前回同定された走行車線とは別の車線を車両が走行している確率が、前回同定された走行車線を車両が走行している確率より所定の値以上高くなったときに、別の車線を車両の走行車線と同定するものである。
【００２１】
この発明に係る車両位置同定装置は、位置同定手段により、道路の幅員方向の走行軌跡の変化量に基づいて車両が車線変更したことを検知し、車線変更を検知したときに、車線毎に車両が走行している確率を設定し直すものである。
【００２２】
この発明に係る車両位置同定装置は、車両の進行方位の変化を計測する方位計測手段を備え、位置同定手段により、車両の進行方位の変化あるいは走行軌跡から車両の右折または左折を検知し、右折または左折を検知した場合、右折または左折時の車両の進行方位の変化量あるいは走行軌跡から車両の旋回半径を計算し、その旋回半径に基づいて、右折または左折後の道路の車線毎に車両が走行している確率を計算し、その確率に基づいて車両が走行している走行車線を同定するものである。
【００２３】
この発明に係る車両位置同定装置は、車両の進行方位の変化を計測する方位計測手段を備え、位置同定手段により、車両の進行方位の変化あるいは走行軌跡から車両の右折または左折を検知し、右折または左折を検知した場合、右折または左折前の道路における慣例的に右左折に適した車線を判断して、右折または左折後の道路の車線毎に車両が走行している確率を計算し、その確率に基づいて車両が走行している走行車線を同定するものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による車両位置同定装置の構成を示すブロック図である。図において、１は道路の交差点あるいは折曲点等の位置を示すノード、ノード間を直線で接続するリンクおよび道路幅員や一方通行などの道路に関する道路属性などの道路データを記憶する道路網記憶手段であり、２はアンテナ２−１を介してＧＰＳ衛星からの電波を受信し、受信した電波により現在位置を計測して車両の位置データを出力するＧＰＳ受信機であり、３は例えば図示せぬジャイロで検知した車両の角速度に基づいて車両の進行方位を計測し、方位データとして出力する方位計測手段であり、４は図示せぬ距離センサから車両の走行距離に応じて出力されるパルス信号を計数して車両の走行距離を計測し、距離データとして出力する距離計測手段である。
【００２５】
５は方位計測手段３からの方位データおよび距離計測手段４からの距離データおよびＧＰＳ受信機２からの位置データに基づいて車両の現在位置を経度と緯度で表すように算出し、車両の現在位置を現在位置データとして出力する現在位置計測手段である。
【００２６】
６は所定の距離以上走行するか、あるいは所定の角度以上進路変更する毎に、現在位置計測手段５からの現在位置データを車両の走行軌跡として記憶する走行軌跡記憶手段である。
【００２７】
７は走行軌跡記憶手段６から走行軌跡を読み出すとともに、道路網記憶手段１から道路データを適宜読み出し、その走行軌跡と道路データとを照合して、走行軌跡に似た道路網における複数のコースの先端を車両の位置候補に設定する位置候補設定手段である。
【００２８】
９は各位置候補が通過するコースの道路データ（始点ノード、終点ノード、幅員、車線数、上下分離、規制方向）の履歴を記録して、各位置候補に対応した通過コースの候補を記憶する通過コース候補記憶手段であり、１０は通過コース候補記憶手段９に記憶された複数の通過コースの候補の中から実際の車両の通過コースと判断される候補を選択し、その通過コース上で車両が位置する道路リンク部分を走行道路として特定する走行道路特定手段である。
【００２９】
１１は走行道路特定手段１０で特定した走行道路の道路データを道路網記憶手段１から読み出し、その道路の属性に基づいて、その道路の各車線に対応する仮想車線リンクを算出する車線算出手段であり、１２は車線算出手段１１により算出された仮想車線リンクと走行軌跡記憶手段６に記憶した走行軌跡に基づいて、仮想車線リンク毎に車両の存在確率をそれぞれ計算し、それらの存在確率のうち、最も高い存在確率である仮想車線リンクに対応する車線を走行車線と同定し、その走行車線において車両の現在位置を同定する位置同定手段である。
【００３０】
１３は道路網記憶手段１の道路データ上に位置同定手段１２で同定した車両の現在位置を重ね合わせて表示する表示手段である。
【００３１】
次に動作について説明する。
図２は実際の通過コースおよび計測された走行軌跡の一例を示す図である。
【００３２】
図３は走行軌跡記憶手段６の動作を説明するフローチャートであり、図４は車両が位置Ｐｉに位置する場合における走行軌跡記憶手段６に記憶される走行軌跡を説明する図であり、図５は位置候補設定手段７により設定された２つの位置候補ａ，ｂを示す図である。
【００３３】
図６は図５の候補ａの通過コース（図６（ａ））と、順番に記憶された、その通過コースに対応する道路データ（図６（ｂ））とを示す図であり、図７は図５の候補ｂの通過コース（図７（ａ））と、順番に記憶された、その通過コースに対応する道路データ（図７（ｂ））とを示す図である。
【００３４】
図８は通過コースを特定する動作を説明する図であり、図９は走行軌跡を修正するときの動作を説明する図（図９（ａ））と、修正された走行軌跡を表示したときの表示手段１３の表示画面を示す図（図９（ｂ））である。
【００３５】
図１０は車両が位置Ｐｊに位置する場合における走行軌跡記憶手段６に記憶された走行軌跡を示す図であり、図１１は通過コースを特定する動作を説明する図であり、図１２は通過コースに基づく車両の走行軌跡と修正後の走行軌跡の一例を示す図であり、図１３は誤った通過コース候補を選択した場合における修正後の走行軌跡の一例を示す図である。
【００３６】
図１４は道路データから計算される仮想車線リンクのデータを説明する図であり、図１５および図１６は、算出した仮想車線リンクと車両の走行軌跡に基づいて車両が走行している車線を同定するときの動作を説明する図であり、図１７および図１８は、図１５に示す各車線についての車両の存在確率を示す図である。
【００３７】
図２において、２１は出発地点（図中の二重丸印）であり、２２は車両の実際の通過コースであり、２３は計測された走行軌跡である。そして、図中の全ての丸印はノードであり、リンクはノード間を直線で結んだものである。以下では、図２に示すような実際の通過コース２２および走行軌跡２３の場合を一例として、そのときの動作について説明する。
まず、図３のフローチャートを参照して走行軌跡記憶手段６の動作について説明する。
【００３８】
ステップＳＴ１において、走行軌跡記憶手段６は、現在位置計測手段５より供給された車両位置（車両の現在位置）を走行軌跡の過去位置（過去における車両位置）として前回記憶した時点からの走行距離が所定の距離Ｌｖ１以上であるか否かを判定し、その走行距離が所定の距離Ｌｖ１以上であると判定した場合、ステップＳＴ２に進み、そのときの車両の現在位置を走行軌跡の過去位置の１つとして記憶する。
【００３９】
一方、その走行距離が所定の距離Ｌｖ１以上ではないと判定した場合、ステップＳＴ３に進む。ステップＳＴ３において、走行軌跡記憶手段６は、車両の現在位置を過去位置の１つとして前回記憶した時点からの走行距離が所定の距離Ｌｖ２以上であり、かつ進行方向が所定の角度αｖ１以上変化したか否かを判定し、その走行距離が所定の距離Ｌｖ２以上であり、かつ進行方位が所定の角度αｖ１以上変化したと判定した場合、ステップＳＴ２に進み、そのときの車両の現在位置を走行軌跡の過去位置の１つとして記憶する。
【００４０】
一方、ステップＳＴ３においてその走行距離が所定の距離Ｌｖ２以上ではないか、または進行方向が所定の角度αｖ１以上変化していないと判定した場合、ステップＳＴ４に進む。ステップＳＴ４において、走行軌跡記憶手段６は、車両の現在位置を、走行軌跡のうちの現在位置として記憶する。また、ステップＳＴ２の処理が終了した後にステップＳＴ４の処理が実行される。すなわち、走行軌跡は、順次記憶される過去位置と、そのときの車両位置を示す現在位置で構成される。
【００４１】
例えば、図４（ａ）の出発地点ＰＲ０から現在位置Ｐｉに到達するまでの走行軌跡が計測された場合、図４（ｂ）に示すように、ＰＲ０からＰＲ６が過去位置として順次記憶され、Ｐｉが現在位置として記憶される。過去位置ＰＲ０からＰＲ６および現在位置Ｐｉは、図４（ｃ）に示すような順番で走行軌跡記憶手段６に記憶される。
【００４２】
このように、走行軌跡記憶手段６は、各時点での車両位置を走行軌跡の過去位置または現在位置として記憶する。
【００４３】
次に、位置候補設定手段７は、走行軌跡記憶手段６から走行軌跡の過去位置および現在位置を読み出すとともに、道路網記憶手段１から道路データを読み出し、走行軌跡との相似性が高い道路データに位置候補を設定する。
【００４４】
例えば、図４（ｂ）に示す走行軌跡に対しては、図５に示すように、走行軌跡とほぼ重なる道路データがあるので、その道路データ上に位置候補ａを設定する。そして近傍道路にいおいて、走行軌跡と次に相似性の高い道路データ上に位置候補ｂを設定する。従ってこの場合、候補ｂと走行軌跡との相関性より、候補ａと走行軌跡との相関性が高い。
【００４５】
そして、通過コース候補記憶手段９は、位置候補設定手段７から、走行軌跡との相似性が高いコースを構成する所定の道路（すなわちリンク）の道路データを受け取り、それらの道路データを通過コース候補のデータとして順次記憶する。
【００４６】
例えば、図５に示すように、候補ａと候補ｂが設定されている場合、図６（ａ）に示すように候補ａに対応する道路データであるリンクＬ１，Ｌ２，Ｌ３の道路データが、通過コース候補ａのデータとして、車両の走行に伴って、図６（ｂ）に示すように順番に追加記憶されていく。また、図７（ａ）に示すように候補ｂに対応する道路データであるリンクＬ１０，Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３の道路データが、通過コース候補ｂのデータとして、車両の走行に伴って、図７（ｂ）に示すように順番に追加記憶されていく。なお、各リンクの道路データは、図６（ｂ）および図７（ｂ）に示すように、リンクの両端のノード（ノードの番号）、そのリンクに対応する実際の道路の幅員、車線数、上下分離されているか否かの情報（上り線または下り線だけの道路であるか否かの情報）、規制方向（道路規則などで規制されている通行方向）で構成されている。
【００４７】
次に、走行道路特定手段１０は、通過コース候補記憶手段９から上述の通過コース候補の道路データを読み出して、それらの道路データに基づき、図８に示すような、各通過コース候補の実際の道路の形状にほぼ相似なテンプレートをそれぞれ生成し、さらに、走行軌跡記憶手段６から走行軌跡の過去位置および現在位置を読み出して、そのテンプレート内にその過去位置および現在位置が収まるか否かを判定し、そのテンプレート内にその過去位置および現在位置が収まると判定した場合、そのテンプレートと走行軌跡の相似性が高いと判定する。さらに、走行道路特定手段１０は、進路変更箇所、直進区間の長さ、進行方位などについて、走行軌跡の形状とテンプレートの形状とを比較し、すべてのテンプレートの中で最も相似性の高いものを選択し、そのテンプレートに対応する通過コース候補を、実際の通過コースと特定する。
【００４８】
例えば、通過コースの候補として、図６および図７に示す通過コースの候補ａ，ｂが通過コース候補記憶手段９に記憶されている場合、走行道路特定手段１０は、それらの通過コース候補の道路データからそれぞれ図８に示すようなテンプレート４１ａ，４１ｂを生成し、走行軌跡記憶手段６から読み出した走行軌跡のデータとそれぞれ比較して相似性を判定し、相似性の高い通過コース候補ａを実際の通過コースと特定する（図６（ａ）の破線枠内）。なお、図８の候補ａ，ｂの場合においては、進路変更箇所と直進区間の長さについて、候補ｂより候補ａの方がテンプレートの形状に近いので、候補ａの相似性が高いと判定される。
【００４９】
このように通過コースを特定した後、走行道路特定手段１０は、道路上に現在位置を示す車両マークが表示されるようにするために、走行軌跡の過去位置や現在位置を平行移動または回転移動させる。例えば図８に示す候補ａの場合、図９（ａ）に示すように、走行道路特定手段１０は、ＰＲ５、ＰＲ６、およびＰｉがテンプレート４１ａ内に収まるように、ＰＲ５、ＰＲ６、およびＰｉの修正量（移動量）を演算し、その修正量分だけＰＲ５、ＰＲ６、およびＰｉを移動させる。このようにすることにより、図９（ｂ）に示すように、表示手段１３により表示される道路地図において、車両マークが道路上に表示される。なお、このＰｉが計測された時点以降においては、走行軌跡と進行方位の修正量を利用して通過コースの特定が適宜行われる。
【００５０】
また、図１０（ａ）に示すように、車両がさらに所定の距離だけ走行して例えば地点Ｐｊまで走行した場合、図１０（ｂ）に示す走行軌跡４２に対応して図１０（ｃ）に示す過去位置ＰＲ０からＰＲ１０と現在位置のデータＰｉが記憶される。このとき、走行道路特定手段１０は、図１１に示すように、修正後の走行軌跡４３がテンプレート４４の中に収まっているので、先に実行した修正が成功しており、かつ、特定した通過コースが正しいものであったと判断し、これ以降においては、図１２に示すように、テンプレート４４内に修正された走行軌跡の過去位置および現在位置を走行軌跡記憶手段６に記憶させる。
【００５１】
なお、誤って、通過コースの候補ｂが実際の通過コースに選択された場合、図１３に示すように、通過コースの候補ｂに対応するテンプレート４４ｂと走行軌跡４２との相似性が低いため、通過コースの候補ｂから車両の現在位置が外れることになる（図中のＩ１の箇所）。このように車両が通過コースから外れた場合、他の候補のテンプレートと走行軌跡４２との相似性が高い場合、その候補が選択されるようになる。
【００５２】
図１３においては、車両が右折した後に通過コースの候補ｂから外れているが、このとき、走行軌跡の右折箇所の近くに、旋回後の車両の方位と同様の方向に延出しているリンク４５がある場合、リンク４５が通過コースの候補ｂとして選択される。しかしながら、その後、例えば箇所Ｉ２のように、通過コースの候補ｂが生成できず、候補ｂと走行軌跡４２とが全く一致しなくなるようになるため、そのときに、走行軌跡４２とテンプレート４４ｂとの相似性が低くなり、相似性が高い適切な候補が選択されるようになる。
【００５３】
次に、車線算出手段１１は、走行道路特定手段１０からの特定された通過コースの各リンクの道路データ（始点ノード、終点ノード、幅員、車線数、上下線の分離の有無、規制方向）を受け取り、それらの道路データのうちの幅員を車線数で等分割し、等分割した道路（車線）の中央の位置に設定される仮想車線リンクを生成する。なお、仮想車線リンクの道路データは、その車線の中央に位置する仮想始点ノード、仮想終点ノード、その車線の幅員、およびその車線の規制方向で構成される。
【００５４】
例えば、図１４（ａ）に示す始点ノードがＮＳｉであり終点ノードがＮＤｉであるリンクの道路データで、図１４（ｂ）に示すように、幅員がＷｉであり、車線数が２であり、上下線の分離がなく、規制方向が逆方向である場合、このリンクの道路は、対面通行の道路であり、上り車線と下り車線が１車線ずつあると判断される。したがって、元のリンクの始点ノードＮＳｉと道路の一方の路側との中間点を仮想始点ノードＶＮＳｉ−１とし、元のリンクの終点ノードＮＤｉと道路の一方の路側との中間点を仮想終点ノードＶＮＤｉ−１とした、幅員がＷｉ／２であり、規制方向が逆方向である第１の仮想車線リンク５１ｂと、元のリンクの始点ノードＮＳｉと道路の他方の路側との中間点を仮想始点ノードＶＮＳｉ−２とし、元のリンクの終点ノードＮＤｉと道路の他方の路側との中間点を仮想終点ノードＶＮＤｉ−２とした、幅員がＷｉ／２であり、規制方向が順方向である第２の仮想車線リンク５２ｂが生成される。
【００５５】
また、図１４（ｃ）に示すように、幅員がＷｉであり、車線数が２であり、上下線の分離があり、規制方向が逆方向であるリンクの場合、このリンクの道路は、一方通行の道路であり、２車線を有すると判断され、さらに、終点ノードから始点ノードへ向かう方向が規制されていると判断される。したがって、元のリンクの始点ノードＮＳｉと道路の一方の路側との中間点を仮想始点ノードＶＮＳｉ−１とし、元のリンクの終点ノードＮＤｉと道路の一方の路側との中間点を仮想終点ノードＶＮＤｉ−１とした、幅員がＷｉ／２であり、規制方向が逆方向である第１の仮想車線リンク５１ｃと、元のリンクの始点ノードＮＳｉと道路の他方の路側との中間点を仮想始点ノードＶＮＳｉ−２とし、元のリンクの終点ノードＮＤｉと道路の他方の路側との中間点を仮想終点ノードＶＮＤｉ−２とした、幅員がＷｉ／２であり、規制方向が逆方向である第２の仮想車線リンク５２ｃが生成される。
【００５６】
さらに、図１４（ｄ）に示すように、幅員がＷｉであり、車線数が２であり、上下線の分離があり、規制方向が順方向であるリンクの場合、このリンクの道路は、一方通行の道路であり、２車線を有すると判断され、さらに、始点ノードから終点ノードへ向かう方向が規制されていると判断される。したがって、元のリンクの始点ノードＮＳｉと道路の一方の路側との中間点を仮想始点ノードＶＮＳｉ−１とし、元のリンクの終点ノードＮＤｉと道路の一方の路側との中間点を仮想終点ノードＶＮＤｉ−１とした、幅員がＷｉ／２であり、規制方向が順方向である第１の仮想車線リンク５１ｄと、元のリンクの始点ノードＮＳｉと道路の他方の路側との中間点を仮想始点ノードＶＮＳｉ−２とし、元のリンクの終点ノードＮＤｉと道路の他方の路側との中間点を仮想終点ノードＶＮＤｉ−２とした、幅員がＷｉ／２であり、規制方向が順方向である第２の仮想車線リンク５２ｄが生成される。
【００５７】
さらに、図１４（ｅ）に示すように、幅員がＷｉであり、車線数が１であり、上下線の分離がなく、規制方向がないリンクの場合、元のリンクの始点ノードＮＳｉを仮想始点ノードとし、元のリンクの終点ノードＮＤｉを仮想終点ノードとし、幅員がＷｉであり、規制方向がない第１の仮想車線リンク５３が生成される。即ち、道路リンクで示される１車線の道路を上り下りともに使うことになる。
【００５８】
このように生成された仮想車線リンクの道路データは位置同定手段１２に供給される。
【００５９】
次に、位置同定手段１２は、走行軌跡記憶手段６から走行軌跡のデータを読み出し、車線算出手段１１からの仮想車線リンクの道路データに基づき、走行軌跡と各仮想車線リンクとの幅員方向の距離をそれぞれ算出し、さらに、それらの距離から、その仮想車線リンクに対応する車線に車両が存在する確率を計算し、最も確率が高い車線を、車両が走行している車線と同定する。
【００６０】
なお、走行軌跡と第ｊ番目の仮想車線リンクＶＬｊとの幅員方向の距離をΔＷｊとし、車両が走行している道路の車線数（すなわち、仮想車線リンクの数）をＮとしたとき、第ｊ番目の仮想車線リンクＶＬｊに対応する車線を車両が走行している確率ｋｊは、式（１）で算出される。この式（１）に従って、第１から第Ｎ番目の仮想車線リンクＶＬ１からＶＬＮに対応する車線を車両が走行している確率ｋ１からｋＮが算出される。ただし、走行軌跡の方位と逆方向の通行方向を有する車線を車両が走行している確率は０％に設定される。
【数１】
【００６１】
例えば、図１５（ａ）に示すように、車両の現在位置が地点Ｐｊであり、その地点Ｐｊに対応するリンクＬ６の始点ノードがＮ５であり、終点ノードがＮ６であり、幅員が１０メートルであり、車線数が４であり、上下線が分離されておらず、規制方向が逆方向である場合、すなわち、リンクＬ６に対応する道路が、１０メートル幅員の片側２車線の対面通行道路である場合、位置同定手段１２は、図１５（ｂ）に示す２．５メートル幅員の車線Ｌａｎｅ１から車線Ｌａｎｅ４に対応する４つの仮想車線リンクＶＬ１からＶＬ４を図１６および図１７に示すように生成する。
【００６２】
このとき、４つの車線Ｌａｎｅ１からＬａｎｅ４のうち、車線Ｌａｎｅ３，Ｌａｎｅ４は、その通行方向（規制されていない方向）が車両の進行方向の逆方向であるので、車線Ｌａｎｅ３を車両が走行している確率ｋ３と、車線Ｌａｎｅ４を車両が走行している確率ｋ４は、ともに０％に設定される。
【００６３】
次に、例えば、走行軌跡が車線Ｌａｎｅ１と車線Ｌａｎｅ２との境界から路側へ０．７５メートルのところを通過している場合、ΔＷ１は、０．５（＝１．２５−０．７５）メートルになり、ΔＷ２は２．０（＝１．２５＋０．７５）メートルになり、図１７に示すように、位置同定手段１２は、式（１）に従って、車線Ｌａｎｅ１を車両が走行している確率ｋ１を、８０％（＝（１−０．５／２．５）×１００％）と計算し、車線Ｌａｎｅ２を車両が走行している確率ｋ２を、２０％（＝（１−２．０／２．５）×１００％）と計算する。なお、リンクＬ６に対応する道路と走行軌跡が平行である場合、図１８に示すように、ΔＷ１およびΔＷ２は一定であるので、ｋ１およびｋ２も一定のままである。
【００６４】
したがって、位置同定手段１２は、４つの車線に対応する確率ｋ１からｋ４のうち、最も高い確率ｋ１に対応する車線である車線Ｌａｎｅ１を、車両が走行している車線であると同定する。
【００６５】
以上のように、この実施の形態１によれば、道路データから、各車線に対応する仮想車線リンクを生成し、その仮想車線リンクのデータと走行軌跡から、各車線について、車両が走行している確率（存在確率）を計算し、その確率に基づいて走行車線を同定しているので、道路の幅員方向における車両位置を同定することができるという効果が得られる。
【００６６】
なお、このようにして同定した走行車線をユーザに報知するようにしてもよい。その際、各車線についての車両の存在確率を表示するようにしてもよい。
【００６７】
また、上述の走行車線の同定を利用して、走行車線を考慮した経路探索、経路案内などを行うようにしてもよい。
【００６８】
また、上述の存在確率は式（１）に従って算出されるが、存在確率を導出する式は特にこの式に限定されるものではなく、各車線における車両の存在確率を適切に導出することができる式であれば、他の式を使用してもよい。
【００６９】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２による車両位置同定装置は、実施の形態１の道路網記憶手段１と車線算出手段１１を変更したものであるので、それらについて説明し、その他の構成要素の説明を省略する。
【００７０】
実施の形態２による車両位置同定装置においては、道路網記憶手段１は、実施の形態１の道路網記憶手段１が記憶する道路網（第１の道路網）の道路データの他、詳細な道路網（第２の道路網）に対応するリンクの道路データを記憶し、車線算出手段１１は、車両の現在位置付近に関する詳細な道路網の道路データが記憶されているか否かを判断し、適宜、詳細な道路網に対応するリンクの道路データを読み出して、その道路データに基づいて仮想車線リンクを計算するものである。
【００７１】
次に動作について説明する。
図１９および図２０は、詳細な道路網への切り替えの例を説明する図である。なお、ここでは、図１９および図２０の例に沿って動作を説明する。
【００７２】
道路網記憶手段１は、図１９（ａ）に示す道路に対応するリンクＬｂ１からＬｂ４（図１９（ｂ））の道路データと、図１９（ｂ）の範囲６１の詳細な道路網に対応するリンクＬｃ１からＬｃ１０（図１９（ｃ））の道路データを記憶している。なお、範囲６１は、その各頂点の緯度と経度が道路網記憶手段１に予め記憶されることにより設定される。
【００７３】
車線算出手段１１は、現在位置計測手段５からの現在位置の情報に基づき、車両の現在位置が、詳細な道路網の道路データが記憶されている範囲（例えば範囲６１）内にあるか否かを判定し、現在位置がそのような範囲内にあると判定した場合、その範囲６１のリンクを、詳細な道路網に対応するリンクに変更する。
【００７４】
例えば、図１９（ｂ）に示す道路で車両が地点Ｐｉ−Ｎに位置するときには、現在位置（地点Ｐｉ−Ｎ）は範囲６１の外側にあるので、リンクすなわち道路網の変更は行われない。この場合、リンクＬｂ１の道路データに基づいて仮想車線リンクが算出される。
【００７５】
一方、車両が地点Ｐｉに位置するときには、現在位置（地点Ｐｉ）は範囲６１内にあるので、リンクＬｂ１からＬｂ４は、図１９（ｃ）に示す詳細な道路地図に対応するリンクＬｃ１からＬｃ１０に変更される。
【００７６】
そして、車線算出手段１１は、それらのリンクＬｃ１からＬｃ１０のうちの現在位置に対応するリンク（今の場合、リンクＬｃ９）の道路データに基づいて仮想車線リンクを計算する。例えば、図１９（ｂ）および図１９（ｃ）に示す地点Ｐｉに車両が位置する場合、詳細な道路地図に対応するリンクＬｃ９の道路データ（幅員＝Ｗ２、車線数＝１、上下分離＝有）に基づいて仮想車線リンクが算出される。
【００７７】
車線算出手段１１により算出された仮想車線リンクは位置同定手段１２に供給され、その仮想車線リンクに基づいて車両の位置が同定される。
【００７８】
このように道路網を切り換えることにより、範囲６１内においては、リンクＬｂ１からＬｂ４の代わりに、詳細な道路地図に対応するリンクＬｃ１からＬｃ１０に基づいて仮想車線リンクが算出されるので、図１９（ｂ）に示すように車両が道路から離脱したと判定されることなく、図１９（ｃ）に示すように道路上を継続的に走行していると判定される。
【００７９】
また、例えば図２０（ａ）に示す道路を走行する場合、道路網記憶手段１に、図２０（ａ）に示す道路に対応するリンクＬｂ１からＬｂ３（図２０（ｂ））の道路データと、図２０（ｂ）の範囲６２の詳細な道路地図に対応するリンクＬｃ１からＬｃ５（図２０（ｃ））の道路データが記憶されているとすると、車両が範囲６２の外側を走行しているときには、車線算出手段１１は、そのリンクＬｂ１またはリンクＬｂ３に基づいて仮想車線リンクを算出するが、車両が範囲６２内を走行しているときには、リンクＬｂ１からＬｂ３を、詳細な道路地図に対応するリンクＬｃ１からＬｃ５に切り換えて、それらのリンクＬｃ１からＬｃ５のいずれかのリンク（今の場合、リンクＬｃ３）に基づいて仮想車線リンクを算出する。
【００８０】
このように道路地図を切り換えることにより、範囲６２内においては、詳細な道路地図に対応するリンクＬｃ１からＬｃ１５に基づいて仮想車線リンクが算出されるので、図２０（ｂ）に示すように車両が車線から外れていると判定されることなく、図２０（ｃ）に示すように１つの車線上を継続的に走行していると判定される。
【００８１】
以上のように、この実施の形態２によれば、同一範囲について、縮尺の異なる複数の道路網を記憶しておき、詳細な道路網の道路データを使用して、走行車線を同定するようにしたので、より適切な車線を走行車線と同定することができるという効果が得られる。
【００８２】
なお、上記実施の形態２においては、範囲６１，６２は、その各頂点の緯度と経度が道路網記憶手段１に予め記憶されることにより設定されているが、地図データベースの管理距離単位で正規化された座標情報を利用して範囲６１，６２を設定してもよい。その場合、車両の現在位置を正規化された座標値に変換した後、現在位置が範囲６１，６２内にあるか否かが判定される。
【００８３】
また、図２１に示すように、範囲６１，６２をリンク６４の形状に対応して予め設定しておくようにしてもよい。このように、リンク６４に関連づけて範囲６１，６２を設定することにより、車両が走行中の道路に対応するリンクが特定されると、車両が範囲６１，６２内に位置すると判定される。
【００８４】
さらに、図２２に示すように、外縁がノード６５を通過するように、範囲６１，６２を設定し、その範囲６１，６２内のリンクＬｂ５からＬｂ８に関連づけて、その範囲６１，６２の詳細な道路網に対応するリンクを記憶しておき、車両が走行中のリンクがその範囲６１，６２内のリンクＬｂ５からＬｂ８である場合に、リンクＬｂ５からＬｂ８を詳細な道路網に対応するリンクに変更するようにしてもよい。
【００８５】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３による車両位置同定装置は、実施の形態１の位置同定手段１２を変更したものであるので、位置同定手段１２について説明し、その他の構成要素の説明を省略する。
【００８６】
実施の形態３による車両位置同定装置においては、位置同定手段１２は、車両が車線変更する場合、変更元の車線（仮想車線リンクＶＬｉ）に対する上述の確率ｋｉと変更先の車線（仮想車線リンクＶＬｊ）に対する確率ｋｊを比較し、変更先の車線に対する確率ｋｊが、変更元の車線に対する上述の確率ｋｉと所定のヒステリシス幅Δｋとの和より大きくなった（ｋｊ＞（ｋｉ＋Δｋ））とき、変更先の車線を車両が走行していると判断する。すなわち、変更先の車線に対する確率ｋｊが、元の車線に対する確率ｋｉと所定のヒステリシス幅Δｋとの和以下である時点では、位置同定手段１２は、変更元の車線を車両が走行していると判断する。
【００８７】
次に動作について説明する。
図２３は、車両が車線変更したときの位置同定手段１２の動作の一例を説明する図である。ここでは、図２３に沿って動作を説明する。
【００８８】
図２３（ａ）に示す道路は、幅員がＷである、２車線の一方通行道路である。そして、車両は、走行軌跡７３のとおり、最初に車線Ｌａｎｅ１を走行し、地点７１で車線変更を開始し、地点７２で車線変更を終了し、その後車線Ｌａｎｅ２を走行したものとする。
【００８９】
このとき、車線Ｌａｎｅ１の仮想車線リンク７４と走行軌跡７３との距離、および車線Ｌａｎｅ２の仮想車線リンク７５と走行軌跡７３との距離は図２３（ｂ）に示すように変化していき、車線Ｌａｎｅ１を車両が走行している確率および車線Ｌａｎｅ２を車両が走行している確率は、式（１）に従って図２３（ｃ）に示すように計算される。
【００９０】
このとき、車線Ｌａｎｅ１，Ｌａｎｅ２に対する車両の存在確率は図２３（ｃ）に示すようにそれぞれ変化していき、時刻ｔｉ−ｃにおいて一致する。それ以後においては、それらの存在確率の大小関係が逆転し、車線Ｌａｎｅ２に対する車両の存在確率が増加していき、時刻ｔｉ−ｂにおいて、車線Ｌａｎｅ２に対する車両の存在確率と車線Ｌａｎｅ１に対する車両の存在確率との差が所定のヒステリシス幅より大きくなる。
【００９１】
位置同定手段１２は、時刻ｔｉ−ｃまでは、実施の形態１のものと同様にして走行車線を車線Ｌａｎｅ１と同定し、それ以降において、車線Ｌａｎｅ２に対する車両の存在確率と車線Ｌａｎｅ１に対する車両の存在確率との差が所定のヒステリシス幅より大きくなる時刻ｔｉ−ｂまでは、図２３（ｄ）に示すように、走行車線を車線Ｌａｎｅ１と同定し、時刻ｔｉ−ｂ以降においては、走行車線を車線Ｌａｎｅ２と同定する。
【００９２】
以上のように、この実施の形態３によれば、例えば駐車車両を避ける場合など、一時的に隣りの車線にはみ出して走行する場合においても、所定のヒステリシス幅以上、他の車線に対する車両の存在確率が大きくなるまで、同定する走行車線が変更されないので、走行車線を誤って同定する可能性を低減することができるという効果が得られる。
【００９３】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４による車両位置同定装置は、実施の形態１の位置同定手段１２を変更したものであるので、位置同定手段１２について説明し、その他の構成要素の説明を省略する。
【００９４】
実施の形態４による車両位置同定装置においては、位置同定手段１２は、走行軌跡の幅員方向の変化量が、車線の幅員に所定の係数を乗じた幅以上になった場合に車線変更が行われたと判断する。
【００９５】
また、位置同定手段１２は、交差点での右折または左折時において、走行軌跡との距離が短い仮想道路リンクから順番に、式（２）に従って、その仮想道路リンクに対応する車線を車両が走行している確率を算出し、最も大きい確率を有する仮想道路リンクに対応する車線を走行車線と同定する。
【数２】
【００９６】
次に動作について説明する。
図２４は、車両が車線変更したときの位置同定手段１２の動作の一例を説明する図であり、図２５は、車両が交差点で左折したときの位置同定手段１２の動作の一例を説明する図である。ここでは、図２４と図２５に沿って動作を説明する。
【００９７】
図２４に示すように、車両が地点Ｐｉ−ｃから右側の地点Ｐｉ−ａへ移動して車線変更する場合、位置同定手段１２は、走行軌跡の幅員方向の変化量が車線の幅員に所定の係数を乗じた値以上になる地点Ｐｉ−ｂを車両が通過した時点ｔｉ−ｂに走行車線が車線Ｌａｎｅ２に変更されたと判断する。
【００９８】
また、図２５（ａ）に示すように、例えば、車両が交差点で左折して、上下線が分離された３車線の道路に進入した後、地点Ｐｉ−１と地点Ｐｉで車線変更した場合、位置同定手段１２は、まず、地点Ｐｉ−２付近において、式（２）に従って計算した確率（図２５（ｂ））に従って、走行車線を車線Ｌａｎｅ１と同定する。このとき、車線Ｌａｎｅ１を車両が走行している確率は５０％であり、車線Ｌａｎｅ２を車両が走行している確率は３３％であり、車線Ｌａｎｅ３を車両が走行している確率は１７％である。
【００９９】
次に、地点Ｐｉ−１において、走行軌跡の幅員方向の変化量が、車線の幅員に所定の係数を乗じた幅以上になると、位置同定手段１２は、車両が右側へ車線変更したと判断する。そして、それ以降においては、位置同定手段１２は、最も左側にある車線Ｌａｎｅ１を車両が走行している確率を０％に設定した後、車線Ｌａｎｅ２を車両が走行している確率と、車線Ｌａｎｅ３を車両が走行している確率とを計算する。このとき、車線Ｌａｎｅ２を車両が走行している確率は６７％であり、車線Ｌａｎｅ３を車両が走行している確率は３３％である。なお、この場合、車線Ｌａｎｅ１を車両が走行している確率を０％に設定したので、位置同定手段１２は、車線数Ｎを２として確率を計算する。
【０１００】
さらに、地点Ｐｉにおいて、同様に、走行軌跡の幅員方向の変化量が、車線の幅員に所定の係数を乗じた幅以上になると、位置同定手段１２は、車両がさらに右側へ車線変更したと判断する。そして、それ以降においては、位置同定手段１２は、車線Ｌａｎｅ１の次に左側にある車線Ｌａｎｅ２を車両が走行している確率を０％に設定する。したがって、車線Ｌａｎｅ３を車両が走行している確率が１００％になる。
【０１０１】
一方、図２５（ｃ）に示すように、左折後の走行車線が車線Ｌａｎｅ２であると誤って判断された場合、位置同定手段１２は、地点Ｐｊ−３において、式（２）に従って計算した確率（図２５（ｄ））に従って、走行車線を車線Ｌａｎｅ２と同定する。このとき、走行軌跡から近い車線順に確率を計算すると、車線Ｌａｎｅ２を車両が走行している確率は５０％になり、車線Ｌａｎｅ１を車両が走行している確率は３３％になり、車線Ｌａｎｅ３を車両が走行している確率は１７％になる。なお、この確率を計算する順番は、慣例的に車両が走行することが多い車線順としてもよい。
【０１０２】
次に、地点Ｐｊ−２において、走行軌跡の幅員方向の変化量が、車線の幅員に所定の係数を乗じた幅以上になると、位置同定手段１２は、車両が右側へ車線変更したと判断する。そして、それ以降においては、位置同定手段１２は、最も左側にある車線Ｌａｎｅ１を車両が走行している確率を０％に設定した後、車線Ｌａｎｅ２を車両が走行している確率と、車線Ｌａｎｅ３を車両が走行している確率とを計算する。なお、位置同定手段１２は、走行軌跡に基づいて車両が車線Ｌａｎｅ２から右側へ車線変更したと判断して、変更先の車線Ｌａｎｅ３、元の車線Ｌａｎｅ２の順番で確率を計算する。このとき、車線Ｌａｎｅ３を車両が走行している確率は６７％であり、車線Ｌａｎｅ２を車両が走行している確率は３３％である。なお、この場合、車線Ｌａｎｅ１を車両が走行している確率を０％に設定したので、位置同定手段１２は、車線数Ｎを２として確率を計算する。
【０１０３】
さらに、地点Ｐｊ−１において、同様に、走行軌跡の幅員方向の変化量が、車線の幅員に所定の係数を乗じた幅以上になると、位置同定手段１２は、車両がさらに右側へ車線変更したと判断するが、車線Ｌａｎｅ３の右側には車線が存在しないので、車線Ｌａｎｅ３を車両が走行している確率を１００％に設定し、その他の車線を車両が走行している確率を０％に設定する。すなわち、位置同定手段１２は、この場合、走行車線を車線Ｌａｎｅ３と同定し、地点Ｐｊ−３と地点Ｐｊ−２における走行車線が１つ右の車線にずれていたと判断する。
【０１０４】
なお、その後、地点Ｐｊにおいて、車両が左側に車線変更した場合、位置同定手段１２は、走行軌跡の幅員方向の変化量が、車線の幅員に所定の係数を乗じた幅以上になると、車両が車線変更したと判断し、車線Ｌａｎｅ２を車両が走行している確率を１００％に設定し、その他の車線を車両が走行している確率を０％に設定する。
【０１０５】
以上のように、この実施の形態４によれば、走行軌跡に基づいて車両の車線変更を検出し、そのときに、各車線について車両の存在確率を設定し直し、その存在確率に応じて走行車線を同定するようにしたので、誤った車線が走行車線と同定された場合において、車両の車線変更を利用して、適切な走行車線を同定することができるという効果が得られる。
【０１０６】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５による車両位置同定装置は、実施の形態１の位置同定手段１２を変更したものであるので、位置同定手段１２について説明し、その他の構成要素の説明を省略する。
【０１０７】
実施の形態５による車両位置同定装置においては、位置同定手段１２は、車両が交差点で右折または左折した場合、方位計測手段３の例えばジャイロにより計測された車両の角速度ω（ｔ）［ｒａｄ／ｓｅｃ］および距離計測手段４により計測されたパルス信号に基づく車両の速度Ｖ（ｔ）［ｍ／ｓｅｃ］に基づいて右折または左折中の旋回半径Ｒ（ｔ）［ｍ］（＝Ｖ（ｔ）／ω（ｔ））を計算し、さらに、旋回半径Ｒ（ｔ）の平均値Ｒを計算し、その平均値Ｒに所定の係数を乗じた値に、路側から仮想車線リンクまでの距離が最も近い車線を、走行車線と同定する。なお、以下、旋回半径Ｒ（ｔ）の平均値Ｒを単に旋回半径という。
【０１０８】
次に動作について説明する。
図２６は、実施の形態５による車両位置同定装置により、車両が交差点で左折した場合における走行車線の同定の一例を示す図である。図２６（ａ）に示すように、旋回半径Ｒに所定の係数を乗じた値が最も左側の車線Ｌａｎｅ１の幅員より小さいので、位置同定手段１２は、走行車線を車線Ｌａｎｅ１と同定する。また、図２６（ｂ）に示すように、旋回半径Ｒに所定の係数を乗じた値が最も左側の車線Ｌａｎｅ１の幅員以上であるので、位置同定手段１２は、走行車線を車線Ｌａｎｅ２と同定する。すなわち、位置同定手段１２は、路側から仮想車線リンクまでの距離が、旋回半径Ｒに所定の係数を乗じた値に近い車線を走行車線と同定する。
【０１０９】
以上のように、この実施の形態５によれば、旋回時の車両の角速度と速度から計算される旋回半径に基づいて、右折または左折後の走行車線を同定するようにしたので、特に幅員の大きな道路から右折または左折したときの、走行車線の同定の精度を上げることができるという効果が得られる。
【０１１０】
実施の形態６．
この発明の実施の形態６による車両位置同定装置は、実施の形態１の位置同定手段１２を変更したものであるので、位置同定手段１２について説明し、その他の構成要素の説明を省略する。
【０１１１】
実施の形態６による車両位置同定装置においては、位置同定手段１２は、車両が交差点で右折または左折した場合、右折または左折前の道路に関する道路データを参照して走行可能な車線のうちの最も旋回方向寄りの車線（例えば、右折の場合、走行可能な車線のうちの最も右側の車線）から右折または左折したときの位置に、走行軌跡を平行移動させて車両の現在位置を修正する。
【０１１２】
次に動作について説明する。
図２７は、実施の形態６による車両位置同定装置により、車両が交差点で右折または左折した場合における走行車線の同定の一例を示す図である。図２７（ａ）に示すように、上下線が分離された３車線の道路６７の最も左側の車線Ｌａｎｅ１から片側２車線ずつの４車線の道路６８に車両が右折した場合、位置同定手段１２は、車両の位置を、地点Ｐｉから、道路６７の最も右側の車線Ｌａｎｅ３から右折した場合に車両が位置する地点Ｐｉａに修正する。なお、位置同定手段１２は、走行軌跡を平行移動させることにより地点Ｐｉａを算出する。
【０１１３】
また、図２７（ｂ）に示すように、車両が道路６７の最も右側の車線Ｌａｎｅ３から道路６８に左折した場合、位置同定手段１２は、車両の位置を、地点Ｐｊから、道路６７の最も左側の車線Ｌａｎｅ１から左折した場合に車両が位置する地点Ｐｊａに修正する。なお、位置同定手段１２は、走行軌跡を平行移動させることにより地点Ｐｊａを算出する。
【０１１４】
以上のように、この実施の形態６によれば、車両が交差点で右折または左折した場合、右折または左折前の道路に関する道路データを参照して走行可能な車線のうちの最も旋回方向寄りの車線から右折または左折したときの位置に、走行軌跡を平行移動させて車両の現在位置を修正するので、運転者が慣例的に選択する車線が、走行車線に同定されるようになり、即ち、右折または左折前の道路における慣例的に右左折に適した車線が走行車線と判断され、右折または左折後における走行車線の同定の処理を簡単にすることができるという効果が得られる。
【０１１５】
実施の形態７．
この発明の実施の形態７による車両位置同定装置は、実施の形態１の道路網記憶手段１を変更したものであるので、道路網記憶手段１について説明し、その他の構成要素の説明を省略する。
【０１１６】
実施の形態７による車両位置同定装置においては、道路網記憶手段１は、実施の形態１のものとは異なる道路データを記憶する。この道路網記憶手段１に記憶される道路データは、始点ノード、終点ノード、道路の幅員、道路の車線数および通行条件で構成される。
【０１１７】
なお、この実施の形態７においては、始点ノードから終点ノードへの方向は常に通行可能であるものとし、通行条件は「一方通行」または「対面通行」に設定される。「一方通行」が設定されている場合、その道路は、始点ノードから終点ノードへの方向の通行だけが可能であることが表され、「対面通行」が設定されている場合、その道路は、始点ノードと終点ノードとの間の両方向の通行が少なくとも１つの車線を有していることが表されている。
【０１１８】
次に動作について説明する。
図２８は、道路データから算出される仮想車線リンクを示す図である。
【０１１９】
車線算出手段１１は、道路網記憶手段１に記憶されている上述の道路データを読み出し、道路の幅員を車線数で等分割して仮想車線リンクを生成する。
【０１２０】
図２８（ａ）に示すリンクが、図２８（ｂ）に示すように、始点ノードがＮＳｉであり、終点ノードがＮＤｉであり、幅員がＷｉであり、車線数が１であり、通行条件が「対面通行」である道路データを有する場合、車線算出手段１１は、仮想始点ノードと仮想終点ノードを、道路データの始点ノードと終点ノードと同一にそれぞれ設定し、幅員をＷｉに設定し、通行条件を「対面通行」に設定した仮想車線リンクを生成する。
【０１２１】
図２８（ａ）に示すリンクが、図２８（ｃ）に示すように、始点ノードがＮＳｉであり、終点ノードがＮＤｉであり、幅員がＷｉであり、車線数が１であり、通行条件が「一方通行」である道路データを有する場合、車線算出手段１１は、仮想始点ノードと仮想終点ノードを、道路データの始点ノードと終点ノードと同一にそれぞれ設定し、幅員をＷｉに設定し、通行条件を「一方通行」に設定した仮想車線リンクを生成する。
【０１２２】
図２８（ａ）に示すリンクが、図２８（ｄ）に示すように、始点ノードがＮＳｉであり、終点ノードがＮＤｉであり、幅員がＷｉであり、車線数が２であり、通行条件が「対面通行」である道路データを有する場合、車線算出手段１１は、仮想始点ノードから仮想終点ノードへの方向を、道路データの始点ノードから終点ノードへの方向として、始点ノードと一方の路側との中間に仮想始点ノードを配置し、終点ノードと一方の路側との中間に仮想終点ノードを配置し、幅員をＷｉ／２に設定し、通行条件を「一方通行」に設定した第１の仮想車線リンクと、仮想始点ノードから仮想終点ノードへの方向を、道路データの終点ノードから始点ノードへの方向として、終点ノードと他方の路側との中間に仮想始点ノードを配置し、始点ノードと他方の路側との中間に仮想終点ノードを配置し、幅員をＷｉ／２に設定し、通行条件を「一方通行」に設定した第２の仮想車線リンクを生成する。
【０１２３】
図２８（ａ）に示すリンクが、図２８（ｅ）に示すように、始点ノードがＮＳｉであり、終点ノードがＮＤｉであり、幅員がＷｉであり、車線数が２であり、通行条件が「一方通行」である道路データを有する場合、車線算出手段１１は、仮想始点ノードから仮想終点ノードへの方向を、道路データの始点ノードから終点ノードへの方向として、始点ノードと一方の路側との中間に仮想始点ノードを配置し、終点ノードと一方の路側との中間に仮想終点ノードを配置し、幅員をＷｉ／２に設定し、通行条件を「一方通行」に設定した第１の仮想車線リンクと、仮想始点ノードから仮想終点ノードへの方向を、道路データの始点ノードから終点ノードへの方向として、始点ノードと他方の路側との中間に仮想始点ノードを配置し、終点ノードと他方の路側との中間に仮想終点ノードを配置し、幅員をＷｉ／２に設定し、通行条件を「一方通行」に設定した第２の仮想車線リンクを生成する。
【０１２４】
なお、上述のように、リンクの道路データの車線数が２以上である場合には、仮想車線リンクのデータの通行条件は、すべて「一方通行」に設定される。また、図中の「ＯＫ」と矢印は、その矢印の方向への通行が可能であることを表している。
【０１２５】
このように、車両位置同定装置で使用する道路データは、実施の形態１による車両位置同定装置で使用する道路データに限定されるものではなく、この実施の形態７による車両位置同定装置において使用されたものや、その他の形式のものを使用してもよい。ただし、その場合、車線算出手段１１は、その道路データの形式に対応して、その道路データから仮想車線リンクを生成するものに変更する。
【０１２６】
実施の形態８．
実施の形態１または実施の形態７による車両位置同定装置においては、位置同定手段１２は道路データの幅員を車線数で等分割して車線の幅を計算しているが、道路網記憶手段１に、道路データの一部として車線毎の車線幅を予め記憶するようにしてもよい。また、上り線と下り線との車線数が異なる道路では、上り線および下り線毎に道路データを設けるようにしてもよい。
【０１２７】
実施の形態９．
実施の形態１による車両位置同定装置においては、交通の規制方向が順方向または逆方向のいずれか１つであるとしているが、道路網記憶手段１に、道路データの一部として車線毎の規制方向を記憶したり、上り線および下り線の通行方向毎の規制方向を記憶するようにして、それらのデータに基づいて車線の規制方向を判断するようにしてもよい。
【０１２８】
実施の形態１０．
実施の形態３による車両位置同定装置においては、位置同定手段１２は、走行車線の同定を行う場合にヒステリシス幅を利用しているが、所定の車線における車両の存在確率が、所定時間が経過する間にあるいは所定距離を移動する間に継続して最大である場合、その車線を走行車線と同定するようにしてもよい。
【０１２９】
実施の形態１１．
実施の形態４による車両位置同定装置においては、位置同定手段１２は、各車線での車両の存在確率を式（２）により計算しているが、車線変更した方向にある車線での車両の存在確率が大きくなるものであれば、式（２）の代わりに他の計算式を使用してもよい。また、位置同定手段１２は、車線変更した方向にある車線での車両の存在確率が大きくなるように車線変更の度に定数を設定するようにしてもよい。
【０１３０】
また、位置同定手段１２は、車両の走行軌跡の変化から車線変更を検知して、そのときに、各車線での車両の存在確率を計算しているが、車両の進行方位が変化したときに、その変化した方向にある車線での車両の存在確率を増加させるようにしてもよい。さらに、運転者により車両が操作された方向を表す信号（左折あるいは右折信号）を車両に設けられている方向指示器から検出し、その方向にある車線での車両の存在確率を増加させるようにしてもよい。
【０１３１】
実施の形態１２．
実施の形態５による車両位置同定装置においては、位置同定手段１２は、交差点での右折または左折時における旋回半径を速度Ｖ（ｔ）を角速度ω（ｔ）で除した値Ｒ（ｔ）の平均値として計算しているが、右折または左折時における３箇所での車両の位置に基づいて、その３箇所を通る円の半径を旋回半径として算出するようにしてもよい。また、他の計算式で旋回半径を計算するようにしてもよい。
【０１３２】
さらに、位置同定手段１２は、旋回半径に所定係数を乗じた値と車線の幅員とを比較して走行車線を同定しているが、旋回半径に所定係数を乗じた値に基づいて各車線での車両の存在確率を計算し、各車線での車両の存在確率の大小関係から走行車線を同定するようにしてもよい。
【０１３３】
実施の形態１３．
実施の形態６による車両位置同定装置においては、位置同定手段１２は、車両が交差点で右折または左折する場合、右折または左折後の走行車線として、慣例的に選択されやすい車線を選択しているが、交差点での右左折前後や直進前後の走行車線の関係を表す情報を道路網記憶手段１に記憶しておき、位置同定手段１２が、その情報に基づいて走行車線および車両の現在位置を同定したり、あるいは、交差点での車両の右左折時において慣例的に選択されやすい車線ほど存在確率が大きくなるように車線毎に存在確率を設定して各車線での車両の存在確率の大小関係から走行車線を同定するようにしてもよい。
【０１３４】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、車両の現在位置を計測する現在位置計測手段と、時間の経過とともに計測された現在位置の履歴を車両の走行軌跡として記憶する走行軌跡記憶手段と、道路の交差点あるいは折曲点等の位置を示すノードと、ノード間を直線で接続するリンクとにより構成された所定の範囲の道路網のリンク毎に、道路の形状、道路の位置、道路の幅員、車線数および車両の通行方向を、そのリンクに対応する道路の属性として記憶する道路網記憶手段と、その道路網のリンクおよび走行軌跡に基づいて、車両が走行している道路を特定する走行道路特定手段と、特定された道路の属性を道路網記憶手段から読み出し、その道路の属性から、その道路を構成する車線毎の属性として、車線の位置、車線の幅員、および車両の通行方向を算出する車線算出手段と、その車線の属性および走行軌跡に基づいて車線毎に車両が走行している確率を計算し、その確率に基づいて車両が走行している走行車線を同定する位置同定手段とを備えたので、道路の幅員方向における車両位置を同定することができる効果がある。
【０１３５】
この発明によれば、道路網記憶手段に、ノードとリンクとにより構成された所定の範囲の第１の道路網のリンク毎に、そのリンクに対応する道路の属性を記憶するとともに、所定の範囲と同一の範囲における、ノードとリンクより多いノードとリンクにより構成された第２の道路網のリンク毎に、そのリンクと対応する道路の属性として記憶し、走行道路特定手段で、第１の道路網のリンクと対応する道路の属性を使用し、車線算出手段および位置同定手段で、第２の道路網のリンクに対応する道路の属性を使用するように構成したので、より適切な車線を走行車線と同定することができる効果がある。
【０１３６】
この発明によれば、位置同定手段により、前回同定された走行車線とは別の車線を車両が走行している確率が、前回同定された走行車線を車両が走行している確率より所定の値以上高くなったときに、別の車線を車両の走行車線と同定するように構成したので、走行車線を誤って同定する可能性を低減することができる効果がある。
【０１３７】
この発明によれば、位置同定手段により、道路の幅員方向の走行軌跡の変化量に基づいて車両が車線変更したことを検知し、車線変更を検知したときに、車線毎に車両が走行している確率を設定し直すように構成したので、誤った車線が走行車線と同定された場合において、車両の車線変更を利用して、適切な走行車線を同定することができる効果がある。
【０１３８】
この発明によれば、位置同定手段により、車両の進行方位の変化あるいは走行軌跡から車両の右折または左折を検知し、右折または左折を検知した場合、右折または左折時の車両の進行方位の変化量あるいは走行軌跡から車両の旋回半径を計算し、その旋回半径に基づいて、右折または左折後の道路の車線毎に車両が走行している確率を計算し、その確率に基づいて車両が走行している走行車線を同定するように構成したので、特に幅員の大きな道路から右折または左折したときの、走行車線の同定の精度を上げることができる効果がある。
【０１３９】
この発明によれば、位置同定手段により、車両の進行方位の変化あるいは走行軌跡から車両の右折または左折を検知し、右折または左折を検知した場合、右折または左折前の道路における慣例的に右左折に適した車線を判断して、右折または左折後の道路の車線毎に車両が走行している確率を計算し、その確率に基づいて車両が走行している走行車線を同定するように構成したので、運転者が慣例的に選択する車線が、走行車線に同定されるようになり、右折または左折後における走行車線の同定の処理を簡単にすることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による車両位置同定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実際の通過コースおよび計測された走行軌跡の一例を示す図である。
【図３】走行軌跡記憶手段の動作を説明するフローチャートである。
【図４】車両が位置Ｐｉに位置する場合における走行軌跡記憶手段に記憶される走行軌跡を説明する図である。
【図５】位置候補設定手段により設定された２つの位置候補ａ，ｂを示す図である。
【図６】（ａ）は図５の候補ａの通過コースを示し、（ｂ）は順番に記憶されたその通過コースに対応する道路データを示す図である。
【図７】（ａ）は図５の候補ｂの通過コースを示し、（ｂ）は順番に記憶されたその通過コースに対応する道路データを示す図である。
【図８】通過コースを特定する動作を説明する図である。
【図９】（ａ）は走行軌跡を修正するときの動作を説明する図であり、（ｂ）は修正された走行軌跡を表示したときの表示手段の表示画面を示す図である。
【図１０】車両が位置Ｐｊに位置する場合における走行軌跡記憶手段に記憶された走行軌跡を示す図である。
【図１１】通過コースを特定する動作を説明する図である。
【図１２】通過コースに基づく車両の走行軌跡と修正後の走行軌跡の一例を示す図である。
【図１３】誤った通過コース候補を選択した場合における修正後の走行軌跡の一例を示す図である。
【図１４】道路データから計算される仮想車線リンクのデータを説明する図である。
【図１５】仮想車線リンクと車両の走行軌跡に基づいて車両が走行している車線を同定するときの動作を説明する図である。
【図１６】仮想車線リンクと車両の走行軌跡に基づいて車両が走行している車線を同定するときの動作を説明する図である。
【図１７】図１５に示す各車線についての車両の存在確率を示す図である。
【図１８】図１５に示す各車線についての車両の存在確率を示す図である。
【図１９】この発明の実施の形態２による詳細な道路網への切り替えの例を説明する図である。
【図２０】詳細な道路網への切り替えの例を説明する図である。
【図２１】詳細な道路網の道路データを有する範囲の他の設定について説明する図である。
【図２２】詳細な道路網の道路データを有する範囲のさらに他の設定について説明する図である。
【図２３】この発明の実施の形態３による車両が車線変更したときの位置同定手段の動作の一例を説明する図である。
【図２４】この発明の実施の形態４による車両が車線変更したときの位置同定手段の動作の一例を説明する図である。
【図２５】車両が交差点で左折したときの位置同定手段の動作の一例を説明する図である。
【図２６】この発明の実施の形態５による車両位置同定装置により、車両が交差点で左折した場合における走行車線の同定の一例を示す図である。
【図２７】この発明の実施の形態６による車両位置同定装置により、車両が交差点で右折または左折した場合における走行車線の同定の一例を示す図である。
【図２８】この発明の実施の形態７による道路データから算出される仮想車線リンクを示す図である。
【図２９】従来の車両位置同定装置の構成を示すブロック図である。
【図３０】従来の車両位置同定装置におけるパターンマッチング手段の動作を説明する図である。
【図３１】従来の車両位置同定装置における投影マッチング手段の動作を説明する図である。
【符号の説明】
１ 道路網記憶手段、３ 方位計測手段、５ 現在位置計測手段、６ 走行軌跡記憶手段、１０ 走行道路特定手段、１１ 車線算出手段、１２ 位置同定手段、２３ 走行軌跡。
【発明の属する技術分野】
この発明は、走行している車両の道路上での現在位置を同定する車両位置同定装置に関し、特に、道路の幅員方向の位置として走行車線を同定する車両位置同定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２９は、例えば特開平８−１５９７８８号公報に記載された従来の車両位置同定装置の構成を示すブロック図であり、図において、１は道路の交差点あるいは折曲点等の位置を示すノード、ノード間を直線で接続するリンクなどのデータ（これらをまとめて道路データという）を記憶する道路網記憶手段であり、２はＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からの電波を受信し、受信した電波により位置を計測して車両の位置データを出力するＧＰＳ受信機であり、３は例えば図示せぬジャイロで検知した車両の角速度に基づいて車両の進行方位を計測し、方位データとして出力する方位計測手段であり、４は例えば図示せぬ距離センサから車両の走行距離に応じて出力されるパルス信号を計数して車両の走行距離を計測し、距離データとして出力する距離計測手段である。
【０００３】
５は方位計測手段３からの方位データおよび距離計測手段４からの距離データに基づいて車両の現在位置を経度と緯度で算出するとともに、ＧＰＳ受信機２からの位置データを利用して車両の現在位置を適宜修正し、車両の現在位置を現在位置データとして出力する現在位置計測手段であり、８１は距離計測手段４からの距離データを積算し、走行距離が１５０メートルに到達すると、所定の信号を出力するとともに、積算値をゼロにリセットした後に積算を再度開始する１５０メートル判定手段であり、８２は距離計測手段４からの距離データを積算し、走行距離が３０メートルに到達すると、所定の信号を出力するとともに、積算値をゼロにリセットした後に積算を再度開始する３０メートル判定手段である。
【０００４】
６は方位計測手段３からの方位データおよび現在位置計測手段５からの現在位置データに基づいて車両の走行軌跡を記憶する走行軌跡記憶手段である。走行軌跡記憶手段６は、車両が１５メートル走行する毎に、大きさが１５であり、方位が方位計測手段３の方位データである走行ベクトルを生成し、順次記憶していく。
【０００５】
７は道路網記憶手段１から道路データを適宜読み出し、車両が交差点を通過すると、方位計測手段３からの方位データ、距離計測手段４からの距離データおよび道路網記憶手段１から読み出した道路データに基づいて、車両が１５メートル走行する毎に、交差点から延出するすべての道路の延出方向における車両の位置候補を設定する位置候補設定手段であり、８は位置候補設定手段７より供給される位置候補に対応する道路形状ベクトルをそれぞれ生成し、順次記憶していく走行道路形状生成手段である。
【０００６】
９１は１５０メートル判定手段８１より所定の信号が供給される度に、走行軌跡記憶手段６からの走行軌跡および走行道路形状生成手段８からの道路形状ベクトルをそれぞれ照合して、走行軌跡と最も相関が高い道路形状ベクトルを選択するとともに、選択した道路形状ベクトルに対応する道路における位置候補の地点へ車両の現在位置を修正するパターンマッチング手段であり、９２は３０メートル判定手段８２より所定の信号が供給される毎に、現在位置計測手段５からの現在位置データおよび位置候補設定手段７からの各位置候補とを順次比較し、車両の現在位置に近い距離であり進行方向が近い位置候補を選択し、選択した位置候補の地点に車両の現在位置を修正するとともに、走行軌跡記憶手段６に記憶されている走行軌跡を修正する投影マッチング手段である。
【０００７】
１０１は現在位置計測手段５からの現在位置データに対応して、道路網記憶手段１から車両の現在位置周辺の地図データを読み出し、現在位置周辺の地図を、車両の現在位置を示す車両マークとともに表示手段１０２に表示させる表示制御手段である。
【０００８】
次に動作について説明する。
図３０はパターンマッチング手段９１の動作を説明する図であり、図３１は投影マッチング手段９２の動作を説明する図である。
【０００９】
パターンマッチング手段９１は、１５０メートル判定手段８１より所定の信号が供給される度に、走行軌跡記憶手段６に記憶されている走行軌跡および走行道路形状生成手段８からの各道路形状ベクトルを、それぞれ２キロメートル分だけ読み出す。
【００１０】
次に、パターンマッチング手段９１は、各道路形状ベクトルと走行軌跡との相関をそれぞれ演算し、最も相関が高い道路形状ベクトルを選択する。合わせて選択した道路形状ベクトルに対応する道路のルートが実際に走行中のルートであると判断して、その道路形状ベクトルに対応する道路における位置候補の地点へ現在位置を修正するとともに、走行軌跡記憶手段６からの走行軌跡を修正する。
【００１１】
このとき、パターンマッチング手段９１は、道路形状ベクトルのうち、道路形状ベクトルと走行軌跡の間に相関がないものを取り除くとともに、その道路形状ベクトルに対応する道路における位置候補を抹消する。
【００１２】
例えば、図３０においては、破線で示されている経路は、出発地点Ｐｓを出発した時から１５０メートル走行した時までの走行軌跡であり、各道路上の三角形のマークはそれぞれ位置候補である。そして、今の場合、これらの位置候補のうち、走行軌跡と最も相関が高い道路形状ベクトルに対応する道路上の位置候補Ｐ０−１の位置へ現在位置Ｐ０が修正される。
【００１３】
一方、投影マッチング手段９２は、出発地点Ｐｓを出発してから３０メートルを走行した時点で、現在位置Ｐ２の近傍の道路に設定された位置候補Ｐ２−１，Ｐ２−２，Ｐ２−３のうち、現在位置Ｐ２に最も近く、かつ進行方向が近い位置候補であるＰ２−３を選択し、その位置に現在位置を修正するとともに、走行軌跡記憶手段６に記憶されている走行軌跡を修正する。以後同様に、車両が３０メートル走行する毎に、現在位置が、位置候補Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５に修正されるとともに、走行軌跡も同様に修正される。
【００１４】
そして、表示制御手段１０１は、現在位置計測手段５からの現在位置データに対応して、道路網記憶手段１から車両の現在位置周辺の地図データを読み出し、現在位置周辺の地図を表示するとともに、上述のようにしてパターンマッチング手段９１および投影マッチング手段９２により適宜修正された現在位置に対応する地図上の位置に車両の現在位置を示す車両マークを表示手段１０２に表示させる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の車両位置同定装置は以上のように構成されているので、道路の幅員方向における車両の位置を同定せず、予め設定された位置（例えば道路の中央）に位置候補を設定するようにしていた。このため選択した位置候補へ車両の現在位置を修正すると、幅員方向においては道路の中央に車両の位置が修正されてしまい、車両が走行している車線を判断することが困難であるとともに、例えば大都市の幹線道路など幅員の大きな道路から車両が右折または左折した場合に、最大で、ほぼ道路の幅員だけの車両位置の誤差が生じてしまうという課題があった。
【００１６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、道路の幅員方向における車両位置と走行軌跡をより正確に同定することができる車両位置同定装置を得ることを目的とする。
【００１７】
また、車線変更時あるいは、交差点での右左折時において、道路の幅員方向における車両位置と走行軌跡をより正確に同定することができる車両位置同定装置を得ることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る車両位置同定装置は、車両の現在位置を計測する現在位置計測手段と、現在位置計測手段により時間の経過とともに計測された現在位置の履歴を車両の走行軌跡として記憶する走行軌跡記憶手段と、道路の交差点あるいは折曲点等の位置を表すノードと、ノード間を直線で接続するリンクとにより構成された所定の範囲の道路網のリンク毎に、道路の形状、道路の位置、道路の幅員、車線数および車両の通行方向を、そのリンクに対応する道路の属性として記憶する道路網記憶手段と、道路網記憶手段に記憶されている道路網のリンク、および走行軌跡記憶手段に記憶された走行軌跡に基づいて、車両が走行している道路を特定する走行道路特定手段と、走行道路特定手段により特定された道路の属性を道路網記憶手段から読み出し、その道路の属性から、その道路を構成する車線毎の属性として、車線の位置、車線の幅員、および車両の通行方向を算出する車線算出手段と、車線算出手段により算出された車線の属性、および走行軌跡記憶手段に記憶されている走行軌跡に基づいて車線毎に車両が走行している確率を計算し、その確率に基づいて車両が走行している走行車線を同定する位置同定手段とを備えたものである。
【００１９】
この発明に係る車両位置同定装置は、道路網記憶手段に、ノードとリンクとにより構成された所定の範囲の第１の道路網のリンク毎に、そのリンクに対応する道路の属性を記憶するとともに、所定の範囲と同一の範囲における、ノードとリンクより多いノードとリンクにより構成された第２の道路網のリンク毎に、そのリンクと対応する道路の属性として記憶し、走行道路特定手段で、第１の道路網のリンクと対応する道路の属性を使用し、車線算出手段および位置同定手段で、第２の道路網のリンクに対応する道路の属性を使用するものである。
【００２０】
この発明に係る車両位置同定装置は、位置同定手段により、前回同定された走行車線とは別の車線を車両が走行している確率が、前回同定された走行車線を車両が走行している確率より所定の値以上高くなったときに、別の車線を車両の走行車線と同定するものである。
【００２１】
この発明に係る車両位置同定装置は、位置同定手段により、道路の幅員方向の走行軌跡の変化量に基づいて車両が車線変更したことを検知し、車線変更を検知したときに、車線毎に車両が走行している確率を設定し直すものである。
【００２２】
この発明に係る車両位置同定装置は、車両の進行方位の変化を計測する方位計測手段を備え、位置同定手段により、車両の進行方位の変化あるいは走行軌跡から車両の右折または左折を検知し、右折または左折を検知した場合、右折または左折時の車両の進行方位の変化量あるいは走行軌跡から車両の旋回半径を計算し、その旋回半径に基づいて、右折または左折後の道路の車線毎に車両が走行している確率を計算し、その確率に基づいて車両が走行している走行車線を同定するものである。
【００２３】
この発明に係る車両位置同定装置は、車両の進行方位の変化を計測する方位計測手段を備え、位置同定手段により、車両の進行方位の変化あるいは走行軌跡から車両の右折または左折を検知し、右折または左折を検知した場合、右折または左折前の道路における慣例的に右左折に適した車線を判断して、右折または左折後の道路の車線毎に車両が走行している確率を計算し、その確率に基づいて車両が走行している走行車線を同定するものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による車両位置同定装置の構成を示すブロック図である。図において、１は道路の交差点あるいは折曲点等の位置を示すノード、ノード間を直線で接続するリンクおよび道路幅員や一方通行などの道路に関する道路属性などの道路データを記憶する道路網記憶手段であり、２はアンテナ２−１を介してＧＰＳ衛星からの電波を受信し、受信した電波により現在位置を計測して車両の位置データを出力するＧＰＳ受信機であり、３は例えば図示せぬジャイロで検知した車両の角速度に基づいて車両の進行方位を計測し、方位データとして出力する方位計測手段であり、４は図示せぬ距離センサから車両の走行距離に応じて出力されるパルス信号を計数して車両の走行距離を計測し、距離データとして出力する距離計測手段である。
【００２５】
５は方位計測手段３からの方位データおよび距離計測手段４からの距離データおよびＧＰＳ受信機２からの位置データに基づいて車両の現在位置を経度と緯度で表すように算出し、車両の現在位置を現在位置データとして出力する現在位置計測手段である。
【００２６】
６は所定の距離以上走行するか、あるいは所定の角度以上進路変更する毎に、現在位置計測手段５からの現在位置データを車両の走行軌跡として記憶する走行軌跡記憶手段である。
【００２７】
７は走行軌跡記憶手段６から走行軌跡を読み出すとともに、道路網記憶手段１から道路データを適宜読み出し、その走行軌跡と道路データとを照合して、走行軌跡に似た道路網における複数のコースの先端を車両の位置候補に設定する位置候補設定手段である。
【００２８】
９は各位置候補が通過するコースの道路データ（始点ノード、終点ノード、幅員、車線数、上下分離、規制方向）の履歴を記録して、各位置候補に対応した通過コースの候補を記憶する通過コース候補記憶手段であり、１０は通過コース候補記憶手段９に記憶された複数の通過コースの候補の中から実際の車両の通過コースと判断される候補を選択し、その通過コース上で車両が位置する道路リンク部分を走行道路として特定する走行道路特定手段である。
【００２９】
１１は走行道路特定手段１０で特定した走行道路の道路データを道路網記憶手段１から読み出し、その道路の属性に基づいて、その道路の各車線に対応する仮想車線リンクを算出する車線算出手段であり、１２は車線算出手段１１により算出された仮想車線リンクと走行軌跡記憶手段６に記憶した走行軌跡に基づいて、仮想車線リンク毎に車両の存在確率をそれぞれ計算し、それらの存在確率のうち、最も高い存在確率である仮想車線リンクに対応する車線を走行車線と同定し、その走行車線において車両の現在位置を同定する位置同定手段である。
【００３０】
１３は道路網記憶手段１の道路データ上に位置同定手段１２で同定した車両の現在位置を重ね合わせて表示する表示手段である。
【００３１】
次に動作について説明する。
図２は実際の通過コースおよび計測された走行軌跡の一例を示す図である。
【００３２】
図３は走行軌跡記憶手段６の動作を説明するフローチャートであり、図４は車両が位置Ｐｉに位置する場合における走行軌跡記憶手段６に記憶される走行軌跡を説明する図であり、図５は位置候補設定手段７により設定された２つの位置候補ａ，ｂを示す図である。
【００３３】
図６は図５の候補ａの通過コース（図６（ａ））と、順番に記憶された、その通過コースに対応する道路データ（図６（ｂ））とを示す図であり、図７は図５の候補ｂの通過コース（図７（ａ））と、順番に記憶された、その通過コースに対応する道路データ（図７（ｂ））とを示す図である。
【００３４】
図８は通過コースを特定する動作を説明する図であり、図９は走行軌跡を修正するときの動作を説明する図（図９（ａ））と、修正された走行軌跡を表示したときの表示手段１３の表示画面を示す図（図９（ｂ））である。
【００３５】
図１０は車両が位置Ｐｊに位置する場合における走行軌跡記憶手段６に記憶された走行軌跡を示す図であり、図１１は通過コースを特定する動作を説明する図であり、図１２は通過コースに基づく車両の走行軌跡と修正後の走行軌跡の一例を示す図であり、図１３は誤った通過コース候補を選択した場合における修正後の走行軌跡の一例を示す図である。
【００３６】
図１４は道路データから計算される仮想車線リンクのデータを説明する図であり、図１５および図１６は、算出した仮想車線リンクと車両の走行軌跡に基づいて車両が走行している車線を同定するときの動作を説明する図であり、図１７および図１８は、図１５に示す各車線についての車両の存在確率を示す図である。
【００３７】
図２において、２１は出発地点（図中の二重丸印）であり、２２は車両の実際の通過コースであり、２３は計測された走行軌跡である。そして、図中の全ての丸印はノードであり、リンクはノード間を直線で結んだものである。以下では、図２に示すような実際の通過コース２２および走行軌跡２３の場合を一例として、そのときの動作について説明する。
まず、図３のフローチャートを参照して走行軌跡記憶手段６の動作について説明する。
【００３８】
ステップＳＴ１において、走行軌跡記憶手段６は、現在位置計測手段５より供給された車両位置（車両の現在位置）を走行軌跡の過去位置（過去における車両位置）として前回記憶した時点からの走行距離が所定の距離Ｌｖ１以上であるか否かを判定し、その走行距離が所定の距離Ｌｖ１以上であると判定した場合、ステップＳＴ２に進み、そのときの車両の現在位置を走行軌跡の過去位置の１つとして記憶する。
【００３９】
一方、その走行距離が所定の距離Ｌｖ１以上ではないと判定した場合、ステップＳＴ３に進む。ステップＳＴ３において、走行軌跡記憶手段６は、車両の現在位置を過去位置の１つとして前回記憶した時点からの走行距離が所定の距離Ｌｖ２以上であり、かつ進行方向が所定の角度αｖ１以上変化したか否かを判定し、その走行距離が所定の距離Ｌｖ２以上であり、かつ進行方位が所定の角度αｖ１以上変化したと判定した場合、ステップＳＴ２に進み、そのときの車両の現在位置を走行軌跡の過去位置の１つとして記憶する。
【００４０】
一方、ステップＳＴ３においてその走行距離が所定の距離Ｌｖ２以上ではないか、または進行方向が所定の角度αｖ１以上変化していないと判定した場合、ステップＳＴ４に進む。ステップＳＴ４において、走行軌跡記憶手段６は、車両の現在位置を、走行軌跡のうちの現在位置として記憶する。また、ステップＳＴ２の処理が終了した後にステップＳＴ４の処理が実行される。すなわち、走行軌跡は、順次記憶される過去位置と、そのときの車両位置を示す現在位置で構成される。
【００４１】
例えば、図４（ａ）の出発地点ＰＲ０から現在位置Ｐｉに到達するまでの走行軌跡が計測された場合、図４（ｂ）に示すように、ＰＲ０からＰＲ６が過去位置として順次記憶され、Ｐｉが現在位置として記憶される。過去位置ＰＲ０からＰＲ６および現在位置Ｐｉは、図４（ｃ）に示すような順番で走行軌跡記憶手段６に記憶される。
【００４２】
このように、走行軌跡記憶手段６は、各時点での車両位置を走行軌跡の過去位置または現在位置として記憶する。
【００４３】
次に、位置候補設定手段７は、走行軌跡記憶手段６から走行軌跡の過去位置および現在位置を読み出すとともに、道路網記憶手段１から道路データを読み出し、走行軌跡との相似性が高い道路データに位置候補を設定する。
【００４４】
例えば、図４（ｂ）に示す走行軌跡に対しては、図５に示すように、走行軌跡とほぼ重なる道路データがあるので、その道路データ上に位置候補ａを設定する。そして近傍道路にいおいて、走行軌跡と次に相似性の高い道路データ上に位置候補ｂを設定する。従ってこの場合、候補ｂと走行軌跡との相関性より、候補ａと走行軌跡との相関性が高い。
【００４５】
そして、通過コース候補記憶手段９は、位置候補設定手段７から、走行軌跡との相似性が高いコースを構成する所定の道路（すなわちリンク）の道路データを受け取り、それらの道路データを通過コース候補のデータとして順次記憶する。
【００４６】
例えば、図５に示すように、候補ａと候補ｂが設定されている場合、図６（ａ）に示すように候補ａに対応する道路データであるリンクＬ１，Ｌ２，Ｌ３の道路データが、通過コース候補ａのデータとして、車両の走行に伴って、図６（ｂ）に示すように順番に追加記憶されていく。また、図７（ａ）に示すように候補ｂに対応する道路データであるリンクＬ１０，Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３の道路データが、通過コース候補ｂのデータとして、車両の走行に伴って、図７（ｂ）に示すように順番に追加記憶されていく。なお、各リンクの道路データは、図６（ｂ）および図７（ｂ）に示すように、リンクの両端のノード（ノードの番号）、そのリンクに対応する実際の道路の幅員、車線数、上下分離されているか否かの情報（上り線または下り線だけの道路であるか否かの情報）、規制方向（道路規則などで規制されている通行方向）で構成されている。
【００４７】
次に、走行道路特定手段１０は、通過コース候補記憶手段９から上述の通過コース候補の道路データを読み出して、それらの道路データに基づき、図８に示すような、各通過コース候補の実際の道路の形状にほぼ相似なテンプレートをそれぞれ生成し、さらに、走行軌跡記憶手段６から走行軌跡の過去位置および現在位置を読み出して、そのテンプレート内にその過去位置および現在位置が収まるか否かを判定し、そのテンプレート内にその過去位置および現在位置が収まると判定した場合、そのテンプレートと走行軌跡の相似性が高いと判定する。さらに、走行道路特定手段１０は、進路変更箇所、直進区間の長さ、進行方位などについて、走行軌跡の形状とテンプレートの形状とを比較し、すべてのテンプレートの中で最も相似性の高いものを選択し、そのテンプレートに対応する通過コース候補を、実際の通過コースと特定する。
【００４８】
例えば、通過コースの候補として、図６および図７に示す通過コースの候補ａ，ｂが通過コース候補記憶手段９に記憶されている場合、走行道路特定手段１０は、それらの通過コース候補の道路データからそれぞれ図８に示すようなテンプレート４１ａ，４１ｂを生成し、走行軌跡記憶手段６から読み出した走行軌跡のデータとそれぞれ比較して相似性を判定し、相似性の高い通過コース候補ａを実際の通過コースと特定する（図６（ａ）の破線枠内）。なお、図８の候補ａ，ｂの場合においては、進路変更箇所と直進区間の長さについて、候補ｂより候補ａの方がテンプレートの形状に近いので、候補ａの相似性が高いと判定される。
【００４９】
このように通過コースを特定した後、走行道路特定手段１０は、道路上に現在位置を示す車両マークが表示されるようにするために、走行軌跡の過去位置や現在位置を平行移動または回転移動させる。例えば図８に示す候補ａの場合、図９（ａ）に示すように、走行道路特定手段１０は、ＰＲ５、ＰＲ６、およびＰｉがテンプレート４１ａ内に収まるように、ＰＲ５、ＰＲ６、およびＰｉの修正量（移動量）を演算し、その修正量分だけＰＲ５、ＰＲ６、およびＰｉを移動させる。このようにすることにより、図９（ｂ）に示すように、表示手段１３により表示される道路地図において、車両マークが道路上に表示される。なお、このＰｉが計測された時点以降においては、走行軌跡と進行方位の修正量を利用して通過コースの特定が適宜行われる。
【００５０】
また、図１０（ａ）に示すように、車両がさらに所定の距離だけ走行して例えば地点Ｐｊまで走行した場合、図１０（ｂ）に示す走行軌跡４２に対応して図１０（ｃ）に示す過去位置ＰＲ０からＰＲ１０と現在位置のデータＰｉが記憶される。このとき、走行道路特定手段１０は、図１１に示すように、修正後の走行軌跡４３がテンプレート４４の中に収まっているので、先に実行した修正が成功しており、かつ、特定した通過コースが正しいものであったと判断し、これ以降においては、図１２に示すように、テンプレート４４内に修正された走行軌跡の過去位置および現在位置を走行軌跡記憶手段６に記憶させる。
【００５１】
なお、誤って、通過コースの候補ｂが実際の通過コースに選択された場合、図１３に示すように、通過コースの候補ｂに対応するテンプレート４４ｂと走行軌跡４２との相似性が低いため、通過コースの候補ｂから車両の現在位置が外れることになる（図中のＩ１の箇所）。このように車両が通過コースから外れた場合、他の候補のテンプレートと走行軌跡４２との相似性が高い場合、その候補が選択されるようになる。
【００５２】
図１３においては、車両が右折した後に通過コースの候補ｂから外れているが、このとき、走行軌跡の右折箇所の近くに、旋回後の車両の方位と同様の方向に延出しているリンク４５がある場合、リンク４５が通過コースの候補ｂとして選択される。しかしながら、その後、例えば箇所Ｉ２のように、通過コースの候補ｂが生成できず、候補ｂと走行軌跡４２とが全く一致しなくなるようになるため、そのときに、走行軌跡４２とテンプレート４４ｂとの相似性が低くなり、相似性が高い適切な候補が選択されるようになる。
【００５３】
次に、車線算出手段１１は、走行道路特定手段１０からの特定された通過コースの各リンクの道路データ（始点ノード、終点ノード、幅員、車線数、上下線の分離の有無、規制方向）を受け取り、それらの道路データのうちの幅員を車線数で等分割し、等分割した道路（車線）の中央の位置に設定される仮想車線リンクを生成する。なお、仮想車線リンクの道路データは、その車線の中央に位置する仮想始点ノード、仮想終点ノード、その車線の幅員、およびその車線の規制方向で構成される。
【００５４】
例えば、図１４（ａ）に示す始点ノードがＮＳｉであり終点ノードがＮＤｉであるリンクの道路データで、図１４（ｂ）に示すように、幅員がＷｉであり、車線数が２であり、上下線の分離がなく、規制方向が逆方向である場合、このリンクの道路は、対面通行の道路であり、上り車線と下り車線が１車線ずつあると判断される。したがって、元のリンクの始点ノードＮＳｉと道路の一方の路側との中間点を仮想始点ノードＶＮＳｉ−１とし、元のリンクの終点ノードＮＤｉと道路の一方の路側との中間点を仮想終点ノードＶＮＤｉ−１とした、幅員がＷｉ／２であり、規制方向が逆方向である第１の仮想車線リンク５１ｂと、元のリンクの始点ノードＮＳｉと道路の他方の路側との中間点を仮想始点ノードＶＮＳｉ−２とし、元のリンクの終点ノードＮＤｉと道路の他方の路側との中間点を仮想終点ノードＶＮＤｉ−２とした、幅員がＷｉ／２であり、規制方向が順方向である第２の仮想車線リンク５２ｂが生成される。
【００５５】
また、図１４（ｃ）に示すように、幅員がＷｉであり、車線数が２であり、上下線の分離があり、規制方向が逆方向であるリンクの場合、このリンクの道路は、一方通行の道路であり、２車線を有すると判断され、さらに、終点ノードから始点ノードへ向かう方向が規制されていると判断される。したがって、元のリンクの始点ノードＮＳｉと道路の一方の路側との中間点を仮想始点ノードＶＮＳｉ−１とし、元のリンクの終点ノードＮＤｉと道路の一方の路側との中間点を仮想終点ノードＶＮＤｉ−１とした、幅員がＷｉ／２であり、規制方向が逆方向である第１の仮想車線リンク５１ｃと、元のリンクの始点ノードＮＳｉと道路の他方の路側との中間点を仮想始点ノードＶＮＳｉ−２とし、元のリンクの終点ノードＮＤｉと道路の他方の路側との中間点を仮想終点ノードＶＮＤｉ−２とした、幅員がＷｉ／２であり、規制方向が逆方向である第２の仮想車線リンク５２ｃが生成される。
【００５６】
さらに、図１４（ｄ）に示すように、幅員がＷｉであり、車線数が２であり、上下線の分離があり、規制方向が順方向であるリンクの場合、このリンクの道路は、一方通行の道路であり、２車線を有すると判断され、さらに、始点ノードから終点ノードへ向かう方向が規制されていると判断される。したがって、元のリンクの始点ノードＮＳｉと道路の一方の路側との中間点を仮想始点ノードＶＮＳｉ−１とし、元のリンクの終点ノードＮＤｉと道路の一方の路側との中間点を仮想終点ノードＶＮＤｉ−１とした、幅員がＷｉ／２であり、規制方向が順方向である第１の仮想車線リンク５１ｄと、元のリンクの始点ノードＮＳｉと道路の他方の路側との中間点を仮想始点ノードＶＮＳｉ−２とし、元のリンクの終点ノードＮＤｉと道路の他方の路側との中間点を仮想終点ノードＶＮＤｉ−２とした、幅員がＷｉ／２であり、規制方向が順方向である第２の仮想車線リンク５２ｄが生成される。
【００５７】
さらに、図１４（ｅ）に示すように、幅員がＷｉであり、車線数が１であり、上下線の分離がなく、規制方向がないリンクの場合、元のリンクの始点ノードＮＳｉを仮想始点ノードとし、元のリンクの終点ノードＮＤｉを仮想終点ノードとし、幅員がＷｉであり、規制方向がない第１の仮想車線リンク５３が生成される。即ち、道路リンクで示される１車線の道路を上り下りともに使うことになる。
【００５８】
このように生成された仮想車線リンクの道路データは位置同定手段１２に供給される。
【００５９】
次に、位置同定手段１２は、走行軌跡記憶手段６から走行軌跡のデータを読み出し、車線算出手段１１からの仮想車線リンクの道路データに基づき、走行軌跡と各仮想車線リンクとの幅員方向の距離をそれぞれ算出し、さらに、それらの距離から、その仮想車線リンクに対応する車線に車両が存在する確率を計算し、最も確率が高い車線を、車両が走行している車線と同定する。
【００６０】
なお、走行軌跡と第ｊ番目の仮想車線リンクＶＬｊとの幅員方向の距離をΔＷｊとし、車両が走行している道路の車線数（すなわち、仮想車線リンクの数）をＮとしたとき、第ｊ番目の仮想車線リンクＶＬｊに対応する車線を車両が走行している確率ｋｊは、式（１）で算出される。この式（１）に従って、第１から第Ｎ番目の仮想車線リンクＶＬ１からＶＬＮに対応する車線を車両が走行している確率ｋ１からｋＮが算出される。ただし、走行軌跡の方位と逆方向の通行方向を有する車線を車両が走行している確率は０％に設定される。
【数１】
例えば、図１５（ａ）に示すように、車両の現在位置が地点Ｐｊであり、その地点Ｐｊに対応するリンクＬ６の始点ノードがＮ５であり、終点ノードがＮ６であり、幅員が１０メートルであり、車線数が４であり、上下線が分離されておらず、規制方向が逆方向である場合、すなわち、リンクＬ６に対応する道路が、１０メートル幅員の片側２車線の対面通行道路である場合、位置同定手段１２は、図１５（ｂ）に示す２．５メートル幅員の車線Ｌａｎｅ１から車線Ｌａｎｅ４に対応する４つの仮想車線リンクＶＬ１からＶＬ４を図１６および図１７に示すように生成する。
【００６２】
このとき、４つの車線Ｌａｎｅ１からＬａｎｅ４のうち、車線Ｌａｎｅ３，Ｌａｎｅ４は、その通行方向（規制されていない方向）が車両の進行方向の逆方向であるので、車線Ｌａｎｅ３を車両が走行している確率ｋ３と、車線Ｌａｎｅ４を車両が走行している確率ｋ４は、ともに０％に設定される。
【００６３】
次に、例えば、走行軌跡が車線Ｌａｎｅ１と車線Ｌａｎｅ２との境界から路側へ０．７５メートルのところを通過している場合、ΔＷ１は、０．５（＝１．２５−０．７５）メートルになり、ΔＷ２は２．０（＝１．２５＋０．７５）メートルになり、図１７に示すように、位置同定手段１２は、式（１）に従って、車線Ｌａｎｅ１を車両が走行している確率ｋ１を、８０％（＝（１−０．５／２．５）×１００％）と計算し、車線Ｌａｎｅ２を車両が走行している確率ｋ２を、２０％（＝（１−２．０／２．５）×１００％）と計算する。なお、リンクＬ６に対応する道路と走行軌跡が平行である場合、図１８に示すように、ΔＷ１およびΔＷ２は一定であるので、ｋ１およびｋ２も一定のままである。
【００６４】
したがって、位置同定手段１２は、４つの車線に対応する確率ｋ１からｋ４のうち、最も高い確率ｋ１に対応する車線である車線Ｌａｎｅ１を、車両が走行している車線であると同定する。
【００６５】
以上のように、この実施の形態１によれば、道路データから、各車線に対応する仮想車線リンクを生成し、その仮想車線リンクのデータと走行軌跡から、各車線について、車両が走行している確率（存在確率）を計算し、その確率に基づいて走行車線を同定しているので、道路の幅員方向における車両位置を同定することができるという効果が得られる。
【００６６】
なお、このようにして同定した走行車線をユーザに報知するようにしてもよい。その際、各車線についての車両の存在確率を表示するようにしてもよい。
【００６７】
また、上述の走行車線の同定を利用して、走行車線を考慮した経路探索、経路案内などを行うようにしてもよい。
【００６８】
また、上述の存在確率は式（１）に従って算出されるが、存在確率を導出する式は特にこの式に限定されるものではなく、各車線における車両の存在確率を適切に導出することができる式であれば、他の式を使用してもよい。
【００６９】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２による車両位置同定装置は、実施の形態１の道路網記憶手段１と車線算出手段１１を変更したものであるので、それらについて説明し、その他の構成要素の説明を省略する。
【００７０】
実施の形態２による車両位置同定装置においては、道路網記憶手段１は、実施の形態１の道路網記憶手段１が記憶する道路網（第１の道路網）の道路データの他、詳細な道路網（第２の道路網）に対応するリンクの道路データを記憶し、車線算出手段１１は、車両の現在位置付近に関する詳細な道路網の道路データが記憶されているか否かを判断し、適宜、詳細な道路網に対応するリンクの道路データを読み出して、その道路データに基づいて仮想車線リンクを計算するものである。
【００７１】
次に動作について説明する。
図１９および図２０は、詳細な道路網への切り替えの例を説明する図である。なお、ここでは、図１９および図２０の例に沿って動作を説明する。
【００７２】
道路網記憶手段１は、図１９（ａ）に示す道路に対応するリンクＬｂ１からＬｂ４（図１９（ｂ））の道路データと、図１９（ｂ）の範囲６１の詳細な道路網に対応するリンクＬｃ１からＬｃ１０（図１９（ｃ））の道路データを記憶している。なお、範囲６１は、その各頂点の緯度と経度が道路網記憶手段１に予め記憶されることにより設定される。
【００７３】
車線算出手段１１は、現在位置計測手段５からの現在位置の情報に基づき、車両の現在位置が、詳細な道路網の道路データが記憶されている範囲（例えば範囲６１）内にあるか否かを判定し、現在位置がそのような範囲内にあると判定した場合、その範囲６１のリンクを、詳細な道路網に対応するリンクに変更する。
【００７４】
例えば、図１９（ｂ）に示す道路で車両が地点Ｐｉ−Ｎに位置するときには、現在位置（地点Ｐｉ−Ｎ）は範囲６１の外側にあるので、リンクすなわち道路網の変更は行われない。この場合、リンクＬｂ１の道路データに基づいて仮想車線リンクが算出される。
【００７５】
一方、車両が地点Ｐｉに位置するときには、現在位置（地点Ｐｉ）は範囲６１内にあるので、リンクＬｂ１からＬｂ４は、図１９（ｃ）に示す詳細な道路地図に対応するリンクＬｃ１からＬｃ１０に変更される。
【００７６】
そして、車線算出手段１１は、それらのリンクＬｃ１からＬｃ１０のうちの現在位置に対応するリンク（今の場合、リンクＬｃ９）の道路データに基づいて仮想車線リンクを計算する。例えば、図１９（ｂ）および図１９（ｃ）に示す地点Ｐｉに車両が位置する場合、詳細な道路地図に対応するリンクＬｃ９の道路データ（幅員＝Ｗ２、車線数＝１、上下分離＝有）に基づいて仮想車線リンクが算出される。
【００７７】
車線算出手段１１により算出された仮想車線リンクは位置同定手段１２に供給され、その仮想車線リンクに基づいて車両の位置が同定される。
【００７８】
このように道路網を切り換えることにより、範囲６１内においては、リンクＬｂ１からＬｂ４の代わりに、詳細な道路地図に対応するリンクＬｃ１からＬｃ１０に基づいて仮想車線リンクが算出されるので、図１９（ｂ）に示すように車両が道路から離脱したと判定されることなく、図１９（ｃ）に示すように道路上を継続的に走行していると判定される。
【００７９】
また、例えば図２０（ａ）に示す道路を走行する場合、道路網記憶手段１に、図２０（ａ）に示す道路に対応するリンクＬｂ１からＬｂ３（図２０（ｂ））の道路データと、図２０（ｂ）の範囲６２の詳細な道路地図に対応するリンクＬｃ１からＬｃ５（図２０（ｃ））の道路データが記憶されているとすると、車両が範囲６２の外側を走行しているときには、車線算出手段１１は、そのリンクＬｂ１またはリンクＬｂ３に基づいて仮想車線リンクを算出するが、車両が範囲６２内を走行しているときには、リンクＬｂ１からＬｂ３を、詳細な道路地図に対応するリンクＬｃ１からＬｃ５に切り換えて、それらのリンクＬｃ１からＬｃ５のいずれかのリンク（今の場合、リンクＬｃ３）に基づいて仮想車線リンクを算出する。
【００８０】
このように道路地図を切り換えることにより、範囲６２内においては、詳細な道路地図に対応するリンクＬｃ１からＬｃ１５に基づいて仮想車線リンクが算出されるので、図２０（ｂ）に示すように車両が車線から外れていると判定されることなく、図２０（ｃ）に示すように１つの車線上を継続的に走行していると判定される。
【００８１】
以上のように、この実施の形態２によれば、同一範囲について、縮尺の異なる複数の道路網を記憶しておき、詳細な道路網の道路データを使用して、走行車線を同定するようにしたので、より適切な車線を走行車線と同定することができるという効果が得られる。
【００８２】
なお、上記実施の形態２においては、範囲６１，６２は、その各頂点の緯度と経度が道路網記憶手段１に予め記憶されることにより設定されているが、地図データベースの管理距離単位で正規化された座標情報を利用して範囲６１，６２を設定してもよい。その場合、車両の現在位置を正規化された座標値に変換した後、現在位置が範囲６１，６２内にあるか否かが判定される。
【００８３】
また、図２１に示すように、範囲６１，６２をリンク６４の形状に対応して予め設定しておくようにしてもよい。このように、リンク６４に関連づけて範囲６１，６２を設定することにより、車両が走行中の道路に対応するリンクが特定されると、車両が範囲６１，６２内に位置すると判定される。
【００８４】
さらに、図２２に示すように、外縁がノード６５を通過するように、範囲６１，６２を設定し、その範囲６１，６２内のリンクＬｂ５からＬｂ８に関連づけて、その範囲６１，６２の詳細な道路網に対応するリンクを記憶しておき、車両が走行中のリンクがその範囲６１，６２内のリンクＬｂ５からＬｂ８である場合に、リンクＬｂ５からＬｂ８を詳細な道路網に対応するリンクに変更するようにしてもよい。
【００８５】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３による車両位置同定装置は、実施の形態１の位置同定手段１２を変更したものであるので、位置同定手段１２について説明し、その他の構成要素の説明を省略する。
【００８６】
実施の形態３による車両位置同定装置においては、位置同定手段１２は、車両が車線変更する場合、変更元の車線（仮想車線リンクＶＬｉ）に対する上述の確率ｋｉと変更先の車線（仮想車線リンクＶＬｊ）に対する確率ｋｊを比較し、変更先の車線に対する確率ｋｊが、変更元の車線に対する上述の確率ｋｉと所定のヒステリシス幅Δｋとの和より大きくなった（ｋｊ＞（ｋｉ＋Δｋ））とき、変更先の車線を車両が走行していると判断する。すなわち、変更先の車線に対する確率ｋｊが、元の車線に対する確率ｋｉと所定のヒステリシス幅Δｋとの和以下である時点では、位置同定手段１２は、変更元の車線を車両が走行していると判断する。
【００８７】
次に動作について説明する。
図２３は、車両が車線変更したときの位置同定手段１２の動作の一例を説明する図である。ここでは、図２３に沿って動作を説明する。
【００８８】
図２３（ａ）に示す道路は、幅員がＷである、２車線の一方通行道路である。そして、車両は、走行軌跡７３のとおり、最初に車線Ｌａｎｅ１を走行し、地点７１で車線変更を開始し、地点７２で車線変更を終了し、その後車線Ｌａｎｅ２を走行したものとする。
【００８９】
このとき、車線Ｌａｎｅ１の仮想車線リンク７４と走行軌跡７３との距離、および車線Ｌａｎｅ２の仮想車線リンク７５と走行軌跡７３との距離は図２３（ｂ）に示すように変化していき、車線Ｌａｎｅ１を車両が走行している確率および車線Ｌａｎｅ２を車両が走行している確率は、式（１）に従って図２３（ｃ）に示すように計算される。
【００９０】
このとき、車線Ｌａｎｅ１，Ｌａｎｅ２に対する車両の存在確率は図２３（ｃ）に示すようにそれぞれ変化していき、時刻ｔｉ−ｃにおいて一致する。それ以後においては、それらの存在確率の大小関係が逆転し、車線Ｌａｎｅ２に対する車両の存在確率が増加していき、時刻ｔｉ−ｂにおいて、車線Ｌａｎｅ２に対する車両の存在確率と車線Ｌａｎｅ１に対する車両の存在確率との差が所定のヒステリシス幅より大きくなる。
【００９１】
位置同定手段１２は、時刻ｔｉ−ｃまでは、実施の形態１のものと同様にして走行車線を車線Ｌａｎｅ１と同定し、それ以降において、車線Ｌａｎｅ２に対する車両の存在確率と車線Ｌａｎｅ１に対する車両の存在確率との差が所定のヒステリシス幅より大きくなる時刻ｔｉ−ｂまでは、図２３（ｄ）に示すように、走行車線を車線Ｌａｎｅ１と同定し、時刻ｔｉ−ｂ以降においては、走行車線を車線Ｌａｎｅ２と同定する。
【００９２】
以上のように、この実施の形態３によれば、例えば駐車車両を避ける場合など、一時的に隣りの車線にはみ出して走行する場合においても、所定のヒステリシス幅以上、他の車線に対する車両の存在確率が大きくなるまで、同定する走行車線が変更されないので、走行車線を誤って同定する可能性を低減することができるという効果が得られる。
【００９３】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４による車両位置同定装置は、実施の形態１の位置同定手段１２を変更したものであるので、位置同定手段１２について説明し、その他の構成要素の説明を省略する。
【００９４】
実施の形態４による車両位置同定装置においては、位置同定手段１２は、走行軌跡の幅員方向の変化量が、車線の幅員に所定の係数を乗じた幅以上になった場合に車線変更が行われたと判断する。
【００９５】
また、位置同定手段１２は、交差点での右折または左折時において、走行軌跡との距離が短い仮想道路リンクから順番に、式（２）に従って、その仮想道路リンクに対応する車線を車両が走行している確率を算出し、最も大きい確率を有する仮想道路リンクに対応する車線を走行車線と同定する。
【数２】
次に動作について説明する。
図２４は、車両が車線変更したときの位置同定手段１２の動作の一例を説明する図であり、図２５は、車両が交差点で左折したときの位置同定手段１２の動作の一例を説明する図である。ここでは、図２４と図２５に沿って動作を説明する。
【００９７】
図２４に示すように、車両が地点Ｐｉ−ｃから右側の地点Ｐｉ−ａへ移動して車線変更する場合、位置同定手段１２は、走行軌跡の幅員方向の変化量が車線の幅員に所定の係数を乗じた値以上になる地点Ｐｉ−ｂを車両が通過した時点ｔｉ−ｂに走行車線が車線Ｌａｎｅ２に変更されたと判断する。
【００９８】
また、図２５（ａ）に示すように、例えば、車両が交差点で左折して、上下線が分離された３車線の道路に進入した後、地点Ｐｉ−１と地点Ｐｉで車線変更した場合、位置同定手段１２は、まず、地点Ｐｉ−２付近において、式（２）に従って計算した確率（図２５（ｂ））に従って、走行車線を車線Ｌａｎｅ１と同定する。このとき、車線Ｌａｎｅ１を車両が走行している確率は５０％であり、車線Ｌａｎｅ２を車両が走行している確率は３３％であり、車線Ｌａｎｅ３を車両が走行している確率は１７％である。
【００９９】
次に、地点Ｐｉ−１において、走行軌跡の幅員方向の変化量が、車線の幅員に所定の係数を乗じた幅以上になると、位置同定手段１２は、車両が右側へ車線変更したと判断する。そして、それ以降においては、位置同定手段１２は、最も左側にある車線Ｌａｎｅ１を車両が走行している確率を０％に設定した後、車線Ｌａｎｅ２を車両が走行している確率と、車線Ｌａｎｅ３を車両が走行している確率とを計算する。このとき、車線Ｌａｎｅ２を車両が走行している確率は６７％であり、車線Ｌａｎｅ３を車両が走行している確率は３３％である。なお、この場合、車線Ｌａｎｅ１を車両が走行している確率を０％に設定したので、位置同定手段１２は、車線数Ｎを２として確率を計算する。
【０１００】
さらに、地点Ｐｉにおいて、同様に、走行軌跡の幅員方向の変化量が、車線の幅員に所定の係数を乗じた幅以上になると、位置同定手段１２は、車両がさらに右側へ車線変更したと判断する。そして、それ以降においては、位置同定手段１２は、車線Ｌａｎｅ１の次に左側にある車線Ｌａｎｅ２を車両が走行している確率を０％に設定する。したがって、車線Ｌａｎｅ３を車両が走行している確率が１００％になる。
【０１０１】
一方、図２５（ｃ）に示すように、左折後の走行車線が車線Ｌａｎｅ２であると誤って判断された場合、位置同定手段１２は、地点Ｐｊ−３において、式（２）に従って計算した確率（図２５（ｄ））に従って、走行車線を車線Ｌａｎｅ２と同定する。このとき、走行軌跡から近い車線順に確率を計算すると、車線Ｌａｎｅ２を車両が走行している確率は５０％になり、車線Ｌａｎｅ１を車両が走行している確率は３３％になり、車線Ｌａｎｅ３を車両が走行している確率は１７％になる。なお、この確率を計算する順番は、慣例的に車両が走行することが多い車線順としてもよい。
【０１０２】
次に、地点Ｐｊ−２において、走行軌跡の幅員方向の変化量が、車線の幅員に所定の係数を乗じた幅以上になると、位置同定手段１２は、車両が右側へ車線変更したと判断する。そして、それ以降においては、位置同定手段１２は、最も左側にある車線Ｌａｎｅ１を車両が走行している確率を０％に設定した後、車線Ｌａｎｅ２を車両が走行している確率と、車線Ｌａｎｅ３を車両が走行している確率とを計算する。なお、位置同定手段１２は、走行軌跡に基づいて車両が車線Ｌａｎｅ２から右側へ車線変更したと判断して、変更先の車線Ｌａｎｅ３、元の車線Ｌａｎｅ２の順番で確率を計算する。このとき、車線Ｌａｎｅ３を車両が走行している確率は６７％であり、車線Ｌａｎｅ２を車両が走行している確率は３３％である。なお、この場合、車線Ｌａｎｅ１を車両が走行している確率を０％に設定したので、位置同定手段１２は、車線数Ｎを２として確率を計算する。
【０１０３】
さらに、地点Ｐｊ−１において、同様に、走行軌跡の幅員方向の変化量が、車線の幅員に所定の係数を乗じた幅以上になると、位置同定手段１２は、車両がさらに右側へ車線変更したと判断するが、車線Ｌａｎｅ３の右側には車線が存在しないので、車線Ｌａｎｅ３を車両が走行している確率を１００％に設定し、その他の車線を車両が走行している確率を０％に設定する。すなわち、位置同定手段１２は、この場合、走行車線を車線Ｌａｎｅ３と同定し、地点Ｐｊ−３と地点Ｐｊ−２における走行車線が１つ右の車線にずれていたと判断する。
【０１０４】
なお、その後、地点Ｐｊにおいて、車両が左側に車線変更した場合、位置同定手段１２は、走行軌跡の幅員方向の変化量が、車線の幅員に所定の係数を乗じた幅以上になると、車両が車線変更したと判断し、車線Ｌａｎｅ２を車両が走行している確率を１００％に設定し、その他の車線を車両が走行している確率を０％に設定する。
【０１０５】
以上のように、この実施の形態４によれば、走行軌跡に基づいて車両の車線変更を検出し、そのときに、各車線について車両の存在確率を設定し直し、その存在確率に応じて走行車線を同定するようにしたので、誤った車線が走行車線と同定された場合において、車両の車線変更を利用して、適切な走行車線を同定することができるという効果が得られる。
【０１０６】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５による車両位置同定装置は、実施の形態１の位置同定手段１２を変更したものであるので、位置同定手段１２について説明し、その他の構成要素の説明を省略する。
【０１０７】
実施の形態５による車両位置同定装置においては、位置同定手段１２は、車両が交差点で右折または左折した場合、方位計測手段３の例えばジャイロにより計測された車両の角速度ω（ｔ）［ｒａｄ／ｓｅｃ］および距離計測手段４により計測されたパルス信号に基づく車両の速度Ｖ（ｔ）［ｍ／ｓｅｃ］に基づいて右折または左折中の旋回半径Ｒ（ｔ）［ｍ］（＝Ｖ（ｔ）／ω（ｔ））を計算し、さらに、旋回半径Ｒ（ｔ）の平均値Ｒを計算し、その平均値Ｒに所定の係数を乗じた値に、路側から仮想車線リンクまでの距離が最も近い車線を、走行車線と同定する。なお、以下、旋回半径Ｒ（ｔ）の平均値Ｒを単に旋回半径という。
【０１０８】
次に動作について説明する。
図２６は、実施の形態５による車両位置同定装置により、車両が交差点で左折した場合における走行車線の同定の一例を示す図である。図２６（ａ）に示すように、旋回半径Ｒに所定の係数を乗じた値が最も左側の車線Ｌａｎｅ１の幅員より小さいので、位置同定手段１２は、走行車線を車線Ｌａｎｅ１と同定する。また、図２６（ｂ）に示すように、旋回半径Ｒに所定の係数を乗じた値が最も左側の車線Ｌａｎｅ１の幅員以上であるので、位置同定手段１２は、走行車線を車線Ｌａｎｅ２と同定する。すなわち、位置同定手段１２は、路側から仮想車線リンクまでの距離が、旋回半径Ｒに所定の係数を乗じた値に近い車線を走行車線と同定する。
【０１０９】
以上のように、この実施の形態５によれば、旋回時の車両の角速度と速度から計算される旋回半径に基づいて、右折または左折後の走行車線を同定するようにしたので、特に幅員の大きな道路から右折または左折したときの、走行車線の同定の精度を上げることができるという効果が得られる。
【０１１０】
実施の形態６．
この発明の実施の形態６による車両位置同定装置は、実施の形態１の位置同定手段１２を変更したものであるので、位置同定手段１２について説明し、その他の構成要素の説明を省略する。
【０１１１】
実施の形態６による車両位置同定装置においては、位置同定手段１２は、車両が交差点で右折または左折した場合、右折または左折前の道路に関する道路データを参照して走行可能な車線のうちの最も旋回方向寄りの車線（例えば、右折の場合、走行可能な車線のうちの最も右側の車線）から右折または左折したときの位置に、走行軌跡を平行移動させて車両の現在位置を修正する。
【０１１２】
次に動作について説明する。
図２７は、実施の形態６による車両位置同定装置により、車両が交差点で右折または左折した場合における走行車線の同定の一例を示す図である。図２７（ａ）に示すように、上下線が分離された３車線の道路６７の最も左側の車線Ｌａｎｅ１から片側２車線ずつの４車線の道路６８に車両が右折した場合、位置同定手段１２は、車両の位置を、地点Ｐｉから、道路６７の最も右側の車線Ｌａｎｅ３から右折した場合に車両が位置する地点Ｐｉａに修正する。なお、位置同定手段１２は、走行軌跡を平行移動させることにより地点Ｐｉａを算出する。
【０１１３】
また、図２７（ｂ）に示すように、車両が道路６７の最も右側の車線Ｌａｎｅ３から道路６８に左折した場合、位置同定手段１２は、車両の位置を、地点Ｐｊから、道路６７の最も左側の車線Ｌａｎｅ１から左折した場合に車両が位置する地点Ｐｊａに修正する。なお、位置同定手段１２は、走行軌跡を平行移動させることにより地点Ｐｊａを算出する。
【０１１４】
以上のように、この実施の形態６によれば、車両が交差点で右折または左折した場合、右折または左折前の道路に関する道路データを参照して走行可能な車線のうちの最も旋回方向寄りの車線から右折または左折したときの位置に、走行軌跡を平行移動させて車両の現在位置を修正するので、運転者が慣例的に選択する車線が、走行車線に同定されるようになり、即ち、右折または左折前の道路における慣例的に右左折に適した車線が走行車線と判断され、右折または左折後における走行車線の同定の処理を簡単にすることができるという効果が得られる。
【０１１５】
実施の形態７．
この発明の実施の形態７による車両位置同定装置は、実施の形態１の道路網記憶手段１を変更したものであるので、道路網記憶手段１について説明し、その他の構成要素の説明を省略する。
【０１１６】
実施の形態７による車両位置同定装置においては、道路網記憶手段１は、実施の形態１のものとは異なる道路データを記憶する。この道路網記憶手段１に記憶される道路データは、始点ノード、終点ノード、道路の幅員、道路の車線数および通行条件で構成される。
【０１１７】
なお、この実施の形態７においては、始点ノードから終点ノードへの方向は常に通行可能であるものとし、通行条件は「一方通行」または「対面通行」に設定される。「一方通行」が設定されている場合、その道路は、始点ノードから終点ノードへの方向の通行だけが可能であることが表され、「対面通行」が設定されている場合、その道路は、始点ノードと終点ノードとの間の両方向の通行が少なくとも１つの車線を有していることが表されている。
【０１１８】
次に動作について説明する。
図２８は、道路データから算出される仮想車線リンクを示す図である。
【０１１９】
車線算出手段１１は、道路網記憶手段１に記憶されている上述の道路データを読み出し、道路の幅員を車線数で等分割して仮想車線リンクを生成する。
【０１２０】
図２８（ａ）に示すリンクが、図２８（ｂ）に示すように、始点ノードがＮＳｉであり、終点ノードがＮＤｉであり、幅員がＷｉであり、車線数が１であり、通行条件が「対面通行」である道路データを有する場合、車線算出手段１１は、仮想始点ノードと仮想終点ノードを、道路データの始点ノードと終点ノードと同一にそれぞれ設定し、幅員をＷｉに設定し、通行条件を「対面通行」に設定した仮想車線リンクを生成する。
【０１２１】
図２８（ａ）に示すリンクが、図２８（ｃ）に示すように、始点ノードがＮＳｉであり、終点ノードがＮＤｉであり、幅員がＷｉであり、車線数が１であり、通行条件が「一方通行」である道路データを有する場合、車線算出手段１１は、仮想始点ノードと仮想終点ノードを、道路データの始点ノードと終点ノードと同一にそれぞれ設定し、幅員をＷｉに設定し、通行条件を「一方通行」に設定した仮想車線リンクを生成する。
【０１２２】
図２８（ａ）に示すリンクが、図２８（ｄ）に示すように、始点ノードがＮＳｉであり、終点ノードがＮＤｉであり、幅員がＷｉであり、車線数が２であり、通行条件が「対面通行」である道路データを有する場合、車線算出手段１１は、仮想始点ノードから仮想終点ノードへの方向を、道路データの始点ノードから終点ノードへの方向として、始点ノードと一方の路側との中間に仮想始点ノードを配置し、終点ノードと一方の路側との中間に仮想終点ノードを配置し、幅員をＷｉ／２に設定し、通行条件を「一方通行」に設定した第１の仮想車線リンクと、仮想始点ノードから仮想終点ノードへの方向を、道路データの終点ノードから始点ノードへの方向として、終点ノードと他方の路側との中間に仮想始点ノードを配置し、始点ノードと他方の路側との中間に仮想終点ノードを配置し、幅員をＷｉ／２に設定し、通行条件を「一方通行」に設定した第２の仮想車線リンクを生成する。
【０１２３】
図２８（ａ）に示すリンクが、図２８（ｅ）に示すように、始点ノードがＮＳｉであり、終点ノードがＮＤｉであり、幅員がＷｉであり、車線数が２であり、通行条件が「一方通行」である道路データを有する場合、車線算出手段１１は、仮想始点ノードから仮想終点ノードへの方向を、道路データの始点ノードから終点ノードへの方向として、始点ノードと一方の路側との中間に仮想始点ノードを配置し、終点ノードと一方の路側との中間に仮想終点ノードを配置し、幅員をＷｉ／２に設定し、通行条件を「一方通行」に設定した第１の仮想車線リンクと、仮想始点ノードから仮想終点ノードへの方向を、道路データの始点ノードから終点ノードへの方向として、始点ノードと他方の路側との中間に仮想始点ノードを配置し、終点ノードと他方の路側との中間に仮想終点ノードを配置し、幅員をＷｉ／２に設定し、通行条件を「一方通行」に設定した第２の仮想車線リンクを生成する。
【０１２４】
なお、上述のように、リンクの道路データの車線数が２以上である場合には、仮想車線リンクのデータの通行条件は、すべて「一方通行」に設定される。また、図中の「ＯＫ」と矢印は、その矢印の方向への通行が可能であることを表している。
【０１２５】
このように、車両位置同定装置で使用する道路データは、実施の形態１による車両位置同定装置で使用する道路データに限定されるものではなく、この実施の形態７による車両位置同定装置において使用されたものや、その他の形式のものを使用してもよい。ただし、その場合、車線算出手段１１は、その道路データの形式に対応して、その道路データから仮想車線リンクを生成するものに変更する。
【０１２６】
実施の形態８．
実施の形態１または実施の形態７による車両位置同定装置においては、位置同定手段１２は道路データの幅員を車線数で等分割して車線の幅を計算しているが、道路網記憶手段１に、道路データの一部として車線毎の車線幅を予め記憶するようにしてもよい。また、上り線と下り線との車線数が異なる道路では、上り線および下り線毎に道路データを設けるようにしてもよい。
【０１２７】
実施の形態９．
実施の形態１による車両位置同定装置においては、交通の規制方向が順方向または逆方向のいずれか１つであるとしているが、道路網記憶手段１に、道路データの一部として車線毎の規制方向を記憶したり、上り線および下り線の通行方向毎の規制方向を記憶するようにして、それらのデータに基づいて車線の規制方向を判断するようにしてもよい。
【０１２８】
実施の形態１０．
実施の形態３による車両位置同定装置においては、位置同定手段１２は、走行車線の同定を行う場合にヒステリシス幅を利用しているが、所定の車線における車両の存在確率が、所定時間が経過する間にあるいは所定距離を移動する間に継続して最大である場合、その車線を走行車線と同定するようにしてもよい。
【０１２９】
実施の形態１１．
実施の形態４による車両位置同定装置においては、位置同定手段１２は、各車線での車両の存在確率を式（２）により計算しているが、車線変更した方向にある車線での車両の存在確率が大きくなるものであれば、式（２）の代わりに他の計算式を使用してもよい。また、位置同定手段１２は、車線変更した方向にある車線での車両の存在確率が大きくなるように車線変更の度に定数を設定するようにしてもよい。
【０１３０】
また、位置同定手段１２は、車両の走行軌跡の変化から車線変更を検知して、そのときに、各車線での車両の存在確率を計算しているが、車両の進行方位が変化したときに、その変化した方向にある車線での車両の存在確率を増加させるようにしてもよい。さらに、運転者により車両が操作された方向を表す信号（左折あるいは右折信号）を車両に設けられている方向指示器から検出し、その方向にある車線での車両の存在確率を増加させるようにしてもよい。
【０１３１】
実施の形態１２．
実施の形態５による車両位置同定装置においては、位置同定手段１２は、交差点での右折または左折時における旋回半径を速度Ｖ（ｔ）を角速度ω（ｔ）で除した値Ｒ（ｔ）の平均値として計算しているが、右折または左折時における３箇所での車両の位置に基づいて、その３箇所を通る円の半径を旋回半径として算出するようにしてもよい。また、他の計算式で旋回半径を計算するようにしてもよい。
【０１３２】
さらに、位置同定手段１２は、旋回半径に所定係数を乗じた値と車線の幅員とを比較して走行車線を同定しているが、旋回半径に所定係数を乗じた値に基づいて各車線での車両の存在確率を計算し、各車線での車両の存在確率の大小関係から走行車線を同定するようにしてもよい。
【０１３３】
実施の形態１３．
実施の形態６による車両位置同定装置においては、位置同定手段１２は、車両が交差点で右折または左折する場合、右折または左折後の走行車線として、慣例的に選択されやすい車線を選択しているが、交差点での右左折前後や直進前後の走行車線の関係を表す情報を道路網記憶手段１に記憶しておき、位置同定手段１２が、その情報に基づいて走行車線および車両の現在位置を同定したり、あるいは、交差点での車両の右左折時において慣例的に選択されやすい車線ほど存在確率が大きくなるように車線毎に存在確率を設定して各車線での車両の存在確率の大小関係から走行車線を同定するようにしてもよい。
【０１３４】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、車両の現在位置を計測する現在位置計測手段と、時間の経過とともに計測された現在位置の履歴を車両の走行軌跡として記憶する走行軌跡記憶手段と、道路の交差点あるいは折曲点等の位置を示すノードと、ノード間を直線で接続するリンクとにより構成された所定の範囲の道路網のリンク毎に、道路の形状、道路の位置、道路の幅員、車線数および車両の通行方向を、そのリンクに対応する道路の属性として記憶する道路網記憶手段と、その道路網のリンクおよび走行軌跡に基づいて、車両が走行している道路を特定する走行道路特定手段と、特定された道路の属性を道路網記憶手段から読み出し、その道路の属性から、その道路を構成する車線毎の属性として、車線の位置、車線の幅員、および車両の通行方向を算出する車線算出手段と、その車線の属性および走行軌跡に基づいて車線毎に車両が走行している確率を計算し、その確率に基づいて車両が走行している走行車線を同定する位置同定手段とを備えたので、道路の幅員方向における車両位置を同定することができる効果がある。
【０１３５】
この発明によれば、道路網記憶手段に、ノードとリンクとにより構成された所定の範囲の第１の道路網のリンク毎に、そのリンクに対応する道路の属性を記憶するとともに、所定の範囲と同一の範囲における、ノードとリンクより多いノードとリンクにより構成された第２の道路網のリンク毎に、そのリンクと対応する道路の属性として記憶し、走行道路特定手段で、第１の道路網のリンクと対応する道路の属性を使用し、車線算出手段および位置同定手段で、第２の道路網のリンクに対応する道路の属性を使用するように構成したので、より適切な車線を走行車線と同定することができる効果がある。
【０１３６】
この発明によれば、位置同定手段により、前回同定された走行車線とは別の車線を車両が走行している確率が、前回同定された走行車線を車両が走行している確率より所定の値以上高くなったときに、別の車線を車両の走行車線と同定するように構成したので、走行車線を誤って同定する可能性を低減することができる効果がある。
【０１３７】
この発明によれば、位置同定手段により、道路の幅員方向の走行軌跡の変化量に基づいて車両が車線変更したことを検知し、車線変更を検知したときに、車線毎に車両が走行している確率を設定し直すように構成したので、誤った車線が走行車線と同定された場合において、車両の車線変更を利用して、適切な走行車線を同定することができる効果がある。
【０１３８】
この発明によれば、位置同定手段により、車両の進行方位の変化あるいは走行軌跡から車両の右折または左折を検知し、右折または左折を検知した場合、右折または左折時の車両の進行方位の変化量あるいは走行軌跡から車両の旋回半径を計算し、その旋回半径に基づいて、右折または左折後の道路の車線毎に車両が走行している確率を計算し、その確率に基づいて車両が走行している走行車線を同定するように構成したので、特に幅員の大きな道路から右折または左折したときの、走行車線の同定の精度を上げることができる効果がある。
【０１３９】
この発明によれば、位置同定手段により、車両の進行方位の変化あるいは走行軌跡から車両の右折または左折を検知し、右折または左折を検知した場合、右折または左折前の道路における慣例的に右左折に適した車線を判断して、右折または左折後の道路の車線毎に車両が走行している確率を計算し、その確率に基づいて車両が走行している走行車線を同定するように構成したので、運転者が慣例的に選択する車線が、走行車線に同定されるようになり、右折または左折後における走行車線の同定の処理を簡単にすることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による車両位置同定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実際の通過コースおよび計測された走行軌跡の一例を示す図である。
【図３】走行軌跡記憶手段の動作を説明するフローチャートである。
【図４】車両が位置Ｐｉに位置する場合における走行軌跡記憶手段に記憶される走行軌跡を説明する図である。
【図５】位置候補設定手段により設定された２つの位置候補ａ，ｂを示す図である。
【図６】（ａ）は図５の候補ａの通過コースを示し、（ｂ）は順番に記憶されたその通過コースに対応する道路データを示す図である。
【図７】（ａ）は図５の候補ｂの通過コースを示し、（ｂ）は順番に記憶されたその通過コースに対応する道路データを示す図である。
【図８】通過コースを特定する動作を説明する図である。
【図９】（ａ）は走行軌跡を修正するときの動作を説明する図であり、（ｂ）は修正された走行軌跡を表示したときの表示手段の表示画面を示す図である。
【図１０】車両が位置Ｐｊに位置する場合における走行軌跡記憶手段に記憶された走行軌跡を示す図である。
【図１１】通過コースを特定する動作を説明する図である。
【図１２】通過コースに基づく車両の走行軌跡と修正後の走行軌跡の一例を示す図である。
【図１３】誤った通過コース候補を選択した場合における修正後の走行軌跡の一例を示す図である。
【図１４】道路データから計算される仮想車線リンクのデータを説明する図である。
【図１５】仮想車線リンクと車両の走行軌跡に基づいて車両が走行している車線を同定するときの動作を説明する図である。
【図１６】仮想車線リンクと車両の走行軌跡に基づいて車両が走行している車線を同定するときの動作を説明する図である。
【図１７】図１５に示す各車線についての車両の存在確率を示す図である。
【図１８】図１５に示す各車線についての車両の存在確率を示す図である。
【図１９】この発明の実施の形態２による詳細な道路網への切り替えの例を説明する図である。
【図２０】詳細な道路網への切り替えの例を説明する図である。
【図２１】詳細な道路網の道路データを有する範囲の他の設定について説明する図である。
【図２２】詳細な道路網の道路データを有する範囲のさらに他の設定について説明する図である。
【図２３】この発明の実施の形態３による車両が車線変更したときの位置同定手段の動作の一例を説明する図である。
【図２４】この発明の実施の形態４による車両が車線変更したときの位置同定手段の動作の一例を説明する図である。
【図２５】車両が交差点で左折したときの位置同定手段の動作の一例を説明する図である。
【図２６】この発明の実施の形態５による車両位置同定装置により、車両が交差点で左折した場合における走行車線の同定の一例を示す図である。
【図２７】この発明の実施の形態６による車両位置同定装置により、車両が交差点で右折または左折した場合における走行車線の同定の一例を示す図である。
【図２８】この発明の実施の形態７による道路データから算出される仮想車線リンクを示す図である。
【図２９】従来の車両位置同定装置の構成を示すブロック図である。
【図３０】従来の車両位置同定装置におけるパターンマッチング手段の動作を説明する図である。
【図３１】従来の車両位置同定装置における投影マッチング手段の動作を説明する図である。
【符号の説明】
１ 道路網記憶手段、３ 方位計測手段、５ 現在位置計測手段、６ 走行軌跡記憶手段、１０ 走行道路特定手段、１１ 車線算出手段、１２ 位置同定手段、２３ 走行軌跡。
Claims (6)
- 車両の現在位置を計測する現在位置計測手段と、
前記現在位置計測手段により時間の経過とともに計測された現在位置の履歴を車両の走行軌跡として記憶する走行軌跡記憶手段と、
道路の交差点あるいは折曲点の位置を表すノードと、ノード間を直線で接続するリンクとにより構成された所定の範囲の道路網の前記リンク毎に、道路の形状、道路の位置、道路の幅員、車線数および車両の通行方向を、そのリンクに対応する道路網の属性として記憶する道路網記憶手段と、
前記道路網記憶手段に記憶されている道路の前記リンク、および前記走行軌跡記憶手段に記憶された走行軌跡に基づいて、前記車両が走行している道路を特定する走行道路特定手段と、
前記走行道路特定手段により特定された道路の属性を前記道路網記憶手段から読み出し、その道路の属性から、その道路を構成する車線毎の属性として、車線中心の位置、車線の幅員、および車両の通行方向を算出する車線算出手段と、
前記車線算出手段により算出された車線の属性、および前記走行軌跡記憶手段に記憶されている走行軌跡に基づいて前記車線毎に前記車両が走行している確率を計算し、その確率に基づいて前記車両が走行している走行車線を同定する位置同定手段と
を備えた車両位置同定装置。 - 道路網記憶手段は、ノードとリンクとにより構成された所定の範囲の第１の道路網のリンク毎に、そのリンクに対応する道路の属性を記憶するとともに、前記所定の範囲と同一の範囲における、前記ノードとリンクより多いノードとリンクにより構成された第２の道路網のリンク毎に、そのリンクと対応する道路の属性として記憶し、
走行道路特定手段は、前記第１の道路網のリンクと対応する道路の属性を使用し、
車線算出手段および位置同定手段は、前記第２の道路網のリンクに対応する道路の属性を使用する
ことを特徴とする請求項１記載の車両位置同定装置。 - 位置同定手段は、前回同定された走行車線とは別の車線を車両が走行している確率が、前記前回同定された走行車線を車両が走行している確率より所定の値以上高くなったときに、前記別の車線を前記車両の走行車線と同定する
ことを特徴とする請求項１記載の車両位置同定装置。 - 位置同定手段は、道路の幅員方向の走行軌跡の変化量に基づいて車両が車線変更したことを検知し、車線変更を検知したときに、車線毎に車両が走行している確率を設定し直す
ことを特徴とする請求項１記載の車両位置同定装置。 - 車両の進行方位の変化を計測する方位計測手段を備え、
位置同定手段は、前記方位計測手段により計測された車両の進行方位の変化あるいは走行軌跡から車両の右折または左折を検知し、右折または左折を検知した場合、右折または左折時の車両の進行方位の変化量あるいは走行軌跡から車両の旋回半径を計算し、その旋回半径に基づいて、右折または左折後の道路の車線毎に前記車両が走行している確率を計算し、その確率に基づいて前記車両が走行している走行車線を同定する
ことを特徴とする請求項１記載の車両位置同定装置。 - 車両の進行方位の変化を計測する方位計測手段を備え、
位置同定手段は、前記方位計測手段により計測された車両の進行方位の変化あるいは走行軌跡から車両の右折または左折を検知し、右折または左折を検知した場合、右折または左折前の道路における慣例的に右左折に適した車線を判断して、右折または左折後の道路の車線毎に前記車両が走行している確率を計算し、その確率に基づいて前記車両が走行している走行車線を同定する
ことを特徴とする請求項１記載の車両位置同定装置。
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