JP4665622B2 - 自車位置検出装置、ナビゲーション装置及び減速制御装置 - Google Patents
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Description
また、道路地図データに車線数情報が含まれる場合には、自車両に搭載したカメラによって実際の車線数を検出し、この検出した車線数と道路地図データに含まれる車線数情報とを比較し、車線数が一致する道路上に自車両が存在すると判断することによって、例えば、地上道路とその上に高架道路とが存在する場合等、同一の緯度経度の地点に複数の道路が存在するような場合であっても、これら道路の車線数と、検出した車線数とを比較することによって、自車両がどちらの道路に存在するかを的確に判断し、道路地図上における自車両の現在位置を補正することで、GPS測位等による位置検出誤差を補正するようにした車両位置検出装置も提案されている(例えば、特許文献1参照)。
そこで、この発明は、上記従来の未解決の問題に着目してなされたものであり、走行中の道路に分岐路が存在する場合に、自車両が分岐路に進んだかどうかを的確に検出することの可能な、自車位置検出装置、これを用いたナビゲーション装置及び減速制御装置を提供することを目的としている。
まず、第1の実施の形態を説明する。
図1は、本発明を適用したナビゲーション装置を搭載した車両の一例を示す構成図である。
図中2は、自車両前方の道路形状を検出するためのナビゲーション装置であって、GPS測位を行って自車両の現在位置を計測する測位部2a、道路地図情報が格納された記憶部2b、自車両の現在位置周辺の道路地図情報を表示手段に表示すると共に地図上に自車両の現在位置を表示する表示処理部2c及び、後述のコントローラ10からの位置補正要求フラグFrをもとに自車両の現在位置を補正する位置補正部2dとを備えている。前記表示処理部2cは、測位部2aで計測した自車両の現在位置に対応する、自車両前方の予め設定した所定区間内の各ノードのノード情報(Xn,Yn,Ln)を、記憶部2bに格納されている道路地図情報から獲得する。前記ノード情報は、ノードの位置情報(Xn,Yn)、及び、自車両からノードまでの距離Lnを含むと共に、リンク情報を含んでいる。このリンク情報は、ノード間の接続や、ランプやジャンクションへのリンクであることを表す情報等を含んで構成される。なお、“n”は各ノードを識別するための識別子である。
図中4は、撮像手段としての単眼カメラであって、単眼カメラ4の撮像情報はカメラコントローラ5に入力される。このカメラコントローラ5では、撮像情報に基づいて、公知の手順で自車両前方の道路白線や所定の道路標示情報を検出し、道路白線の線種及び道路標示情報の特徴点を抽出し、これをコントローラ10に出力する。
なお、図1において、1FL、1FRは左右の前輪、1RL、1RRは、左右の後輪、21はステアリングホイールである。
コントローラ10では、まず、ステップS1の処理で、ナビゲーション装置2及びカメラコントローラ5から各種データを読み込む。
具体的には、前記ナビゲーション装置2からは、自車両の現在位置(X0,Y0)、自車両前方の所定範囲内における道路ノード情報(Xn,Yn,Ln)を読み込む。また、ノード間の接続や、ランプやジャンクションへのリンクであることを表す情報等を含んだリンク情報を読み込む。
また、インターチェンジ出口の検索は、例えば道路地図情報のリンク種別から判断すればよく、ランプリンク、又はジャンクション等を検索しこれに基づいてインターチェンジ出口への分岐地点の有無を設定すればよい。また、例えば、道路地図情報としてインターチェンジ出口への分岐地点の有無をノード情報に対応付けておき、ノード情報に基づいて判断するようにしてもよい。
コントローラ10では、さらに、カメラコントローラ5から、自車両が走行している道路の左側白線の種別の判定結果及び右側白線の種別の判定結果を読み込む。カメラコントローラ5では、白線の種別として、実線、破線、及び図3に示すように、高速道路の本線とインターチェンジ出口への分岐路との境界線Lを表す太破線等を検出する。
次いで、ステップS2に移行し、後述の出口判断処理を行い、自車両前方に高速道路のインターチェンジ出口への分岐地点がある場合に、道路白線の線種判別結果を用いて自車両が分岐路側に進んだかどうかを判断する。
一方、ステップS2での出口判断処理の結果、自車両が分岐路に進んだと判断されない場合には、位置補正要求フラグFrを“0”として出力する。そして、図2の分岐路進入検出処理を終了する。
このステップS14では、カメラコントローラ5で検出される左側白線の線種結果が、太破線であるか、つまり、図3に示すように、高速道路の本線とインターチェンジ出口側への分岐路の境界線Lであることを意味する太破線であるかどうかを判断する。
まず、ステップS21で境界線検出フラグFlinが“1”であるかどうか、つまり、左側の道路白線が太破線かどうかを判断する。左側の道路白線が太破線である場合にはステップS22に移行し、右側の道路白線が太破線であるかどうかを判断する。右側の道路白線が太破線でない場合にはそのまま処理を終了し、右側の道路白線が太破線である場合にはステップS23に移行し、境界線通過フラグFcrosを“1”に設定し、ステップS24で境界線検出フラグFlinを“0”にした後処理を終了する。
つまり、ステップS21からステップS23の処理では、左側道路白線が太破線となった後、右側道路白線が太破線となったかどうかを判断している。これはすなわち図3に示すように、インターチェンジ出口への分岐地点の道路上に標示されている境界を表す境界線Lとしての太破線を、自車両が、右側から左側に跨いだかどうかを判断していることと同等であって、これによって、自車両が本線から左側に分岐した分岐路に進んだかどうかを判断している。
高速道路走行中の自車両では、ナビゲーション装置2により、自車両の現在位置を検出し、自車両前方の所定領域の道路地図情報を抽出し、道路地図上における自車両の現在位置を表示してドライバに経路案内を行うと共に、自車両の現在位置及びその周辺の道路地図情報をコントローラ10に出力する。また、カメラコントローラ5では、単眼カメラ4の撮像情報を処理し、左右の道路白線を検出しその種別を判断しその判別結果をコントローラ10に出力する。
ナビゲーション装置2の補正部2dでは、位置補正要求フラグFrが“1”であることから、自車両の現在位置の補正を行う。ここで、位置補正要求フラグFrが“1”となった時点は、すなわち、自車両がインターチェンジ出口への境界線つまり太破線を跨いで通過した時点であることから、位置補正要求フラグFrが“1”に切り換わった時点で自車両は分岐地点の境界線近傍に位置することになる。したがって、ナビゲーション装置2で保持している自車両の現在位置を、インターチェンジ出口への分岐地点の境界線近傍の地点に補正する。
なお、上記第1の実施の形態においては、太破線を跨いだかどうかを判断することによって自車両が分岐路側に進んだかどうかを判断するようにした場合について説明したが、これに限るものではない。
また、高速道路に限らず、分岐地点近傍に設けられた特徴点であって、自車両が分岐路に進むことによって、自車両からの特徴点の見え方が、左右の一方の側から他方の側に切り換わるような特徴点であり、自車両が分岐地点で分岐路に進んだと判断することの可能な特徴点が標示されている分岐地点であれば適用することができる。
また、ナビゲーション装置2の測位部2aが自車位置計測手段に対応し、記憶部2b及び表示処理部2cが情報提供手段に対応し、位置補正部2dが補正手段に対応している。
この第2の実施の形態は、上記第1の実施の形態において、図1に示す基本的な構成は同一であるので同一部の詳細な説明は省略する。
この第2の実施の形態では、カメラコントローラ5は、上記第1の実施の形態と同様の手順で、左右の道路白線を検出し、その白線種別を判断すると共に、図6に示すように、右側白線から自車両中心までの横距離Xr、左側白線から自車両中央までの横距離Xlを検出し、これら検出結果をコントローラ10に出力する。なお、ここでは、道路幅Wは、道路設計値(3.3〔m〕程度)に設定している。また、横距離Xr及びXlは、白線に対して自車両が右側を走行している場合に正値をとる値とする。例えば、図6の場合には、Xr<0、Xl>0となる。
なお、この第2の実施の形態においては、コントローラ10では、カメラコントローラ5から、左右の道路白線の白線種別を入力すると共に、さらに、左右の道路白線から自車両中心までの距離Xr、Xlを入力する。
まず、ステップS31で、分岐フラグFdivが“1”に設定されているかどうかを判断する。そして、分岐フラグFdivが“1”であって、自車両前方にインターチェンジ出口への分岐地点が存在するときにはステップS32に移行し、カメラコントローラ5からの走行レーン情報に基づいて、自車両が最も左側のレーン、つまり左端レーンを走行しているかどうかを判断する。この判断は、例えば、左右の道路白線の白線種別に基づいて行い、例えば、左側白線が実線、右側白線が破線の場合には、左端レーンを走行中と判断し、逆に左側白線が破線、右側白線が実線の場合には、右端レーンを走行中と判断する。
ここで、上記第2の実施の形態において、単眼カメラ4が撮像手段に対応し、カメラコントローラ5で左右の道路白線から自車両中心までの距離Xr、Xlを算出する処理が対道路白線検出手段に対応し、図2のステップS1の処理で分岐フラグFdivを設定する処理が分岐検出手段に対応し、図2のステップS2で実行される、図7の出口判断処理において、ステップS32、ステップS36の処理が走行車線検出手段に対応し、ステップS33、ステップS37の処理が分岐路進入検出手段に対応している。
この第3の実施の形態は、上記第2の実施の形態において、何らかの理由によって、カメラコントローラ5で道路白線を捕捉することができず、横距離Xr及びXlを得ることができなかった場合であっても、分岐路に進んだかどうかを検出することができるようにしたものである。
図8は、第3の実施の形態におけるナビゲーション装置を搭載した車両の一例を示す構成図であって、上記第1の実施の形態における図1の構成図において、ヨーレートセンサ8及び車速センサ9を追加したものである。これらヨーレートセンサ8及び車速センサ9の検出信号はコントローラ10に入力される。なお、コントローラ10では、このヨーレートセンサ8の検出信号に対し、ドリフト補正、ノイズ除去等のデータの補正を行った後、この補正後のヨーレート検出値に基づいて処理を行うものとする。
具体的には、コントローラ10では、カメラコントローラ5から、左右の道路白線の白線種別を入力すると共に、さらに、左右の白線から自車両中心までの距離Xr、Xl、自車両の走行レーン情報、ヨー角Θ及び、捕捉不可フラグFcamを入力する(ステップS1a)
まず、ステップS41で、捕捉不可フラグFcamを参照し、これが“1”に設定されているかどうかを判断する。捕捉不可フラグFcamが“0”に設定されており、カメラコントローラ5において単眼カメラ4の撮像情報に基づいて左右の道路白線を良好に検出することが可能な状態である場合にはステップS42に移行し、カメラコントローラ5で検出したヨー角Θを、ヨー角の今回値θとして設定すると共に、ヨー角の前回値θzとして設定する。また、ヨーレートセンサ8からのヨーレート検出値φを、ヨーレート前回値φ0として設定する。さらに、カメラコントローラ5からの左右の横距離Xr及びXlを、横距離推定値xr、xlの前回値xrz及びxlzとして設定する。そして、ステップS45に移行する。
Vx=V×sinθ×Δt
xr=xrz+〔(Vxz+Vx)/2〕×Δt
xl=xlz+〔(Vxz+Vx)/2〕×Δt
Vxz=Vx ……(1)
なお、(1)式中の、Δtは、サンプリング時間である。
このようにして各種変数を算出したならば、処理を終了する。
θ=θz+(φ−φ0)×Δt ……(2)
そして、前記ステップS45に移行し各種変数を算出し、処理を終了する。
このようにして、ステップS1bで横距離推定処理を行ったならば、ステップS2aに移行し、出口判断を行う。
このように、この第3の実施の形態においては、ヨーレート検出値及びヨー角に基づいて、自車両の横距離の推定値xr及びxlを算出するようにし、カメラコントローラ5から横距離Xr及びXlを入力することができない場合には、推定値xr及びxlを用いて、分岐路へ進んだかどうかを判断するようにしているから、路面状態或いは単眼カメラ4の状態等によってカメラコントローラ5において横距離Xr、Xlを検出することができない場合であっても、分岐路に進んだかどうかを的確に判断することができる。
ここで、上記第3の実施の形態において、図10のステップS1bの処理で実行される図11の横距離推定処理が、車両挙動推測手段及び対道路白線距離推定手段に対応している。
図13は、本発明を適用したナビゲーション装置を備えた減速制御装置の一例を示す車両概略構成図である。
なお、この車両は、自動変速機及びコンベンショナルディファレンシャルギヤを搭載した後輪駆動車両であり、制動装置は、前後輪とも、左右輪の制動力を独立に制御可能としている。
エンジン109の運転状態制御は、例えば燃料噴射量や点火時期を制御することによって制御することができるし、同時にスロットル開度を制御することによっても制御することができる。
なお、この駆動トルク制御ユニット112は、単独で、駆動輪である後輪105RL、105RRの駆動トルクを制御することも可能であるが、前述したコントロールユニット108から駆動トルクの指令値が入力されたときには、その駆動トルク指令値を参照しながら駆動輪トルクを制御する。
また、車両には、自車両前方に、前記コントロールユニット108で後述の減速制御が作動するようなカーブが存在する場合に、これをドライバに警告するための警報装置123が設けられている。この警報装置123は、音声やブザー音を発生するためのスピーカやモニタを含んで構成され、表示情報及び音声情報によって警告を発することにより、減速度が発生することをドライバに通知するようになっている。
まず、ステップS101で各種センサやナビゲーション装置2、カメラコントローラ5から所定のデータを読み込み、ステップS102に移行して分岐路進入検出処理を行う。この分岐路進入検出処理は上記第1の実施の形態と同様の手順で行い、自車両の前方にインターチェンジ出口が存在する場合には、自車両がその分岐路側に進んだかどうかを判断し、分岐路側に進んだときナビゲーション装置2に対して位置補正要求を行う。ナビゲーション装置2では、これを受けてナビゲーション装置2で保持している自車両の現在位置を分岐地点の境界線近傍の位置に補正する。
Vr=(Yglim×|Rmin|)1/2 ……(3)
次いでステップS107に移行し、自車両がカーブ路を走行する際の車速が、前記目標車速Vrとなり得るための目標減速度Xgsを算出する。ここでは、目標車速Vr、車速V、自車両の現在位置から目標ノード点までの距離Lminに応じて、次式(4)から算出する。なお、目標減速度Xgsは、減速側の値を正値で表すものとする。
Xgs=(V2−Vr2)/(2×Lmin) ……(4)
Xgs≧Xgsw ……(5)
Xgs≧Xgsw−Khw ……(6)
なお、前記(5)及び(6)式中のXgswは、警報を作動開始タイミングを決定するための警報作動判断しきい値である。また、Khwは、警報のオンオフのハンチングを防ぐためのヒステリシスであって、例えば0.03〔g〕程度の固定値に設定される。
Xgs≧Xgsb ……(7)
Xgs≧Xgsb−Kh ……(8)
なお、前記(7)及び(8)式中のXgswは、減速制御の作動開始タイミングを設定するための制御作動判断しきい値である。また、Khは、制御のオンオフのハンチングを防ぐためのヒステリシスであって、例えば、0.05〔g〕程度の固定値に設定される。
このようにして、制御作動開始判断を行ったならば、ステップS110に移行し、目標制動流体圧Pcの算出を行う。この目標制動流体圧Pcは、制御作動フラグFbが“ON”であって制御開始の判断が行われているときに、前記ステップS107で算出された目標減速度Xgsにしたがって次式(9)から算出する。
Pc=Kb×Xgs ……(9)
なお、(9)式中のKbは、目標減速度Xgsを制動流体圧に換算するための換算係数であって、ブレーキ諸元を含む車両諸元により定まる定数である。
PsF=max(Pm,Pc)
PsR=h(PsF) ……(10)
なお、(10)式中の、関数max( )は、( )内の何れか大きい方を選択することを表す。また、関数hは、最適な前後制動力配分となるように前輪の制動流体圧から後輪の制動流体圧を算出するための関数である。
そして、このようにして算出した前輪目標制動流体圧PsF及び後輪目標制動流体圧PsRに基づいて、次式(11)から各ホイールシリンダ106FL〜106RRへの目標制動流体圧Psi(i=FL〜RR)を算出する。
Psfl=Psfr=PsF
Psrl=Psrr=PsR ……(11)
Trq=f(Acc)−g(Pc) ……(12)
なお、(12)式中のg(Pc)は、減速制御による制動流体圧により発生すると予測される制動トルクを算出する関数である。前記(12)式からわかるように、減速制御作動中は、減速制御により発生する制動トルク分を差し引いて、駆動トルクを発生させる。
コントロールユニット108では、ナビゲーション装置2から、自車両前方の所定区間内のノード情報を逐次入力すると、上記第1の実施の形態と同様の手順で分岐路進入検出処理を実行し、自車両がインターチェンジ出口への分岐地点で分岐路に進んだかどうかを判断し、分岐路に進んだことを検出したタイミングで、ナビゲーション装置2に対して位置補正要求を行う。
ナビゲーション装置2では、コントロールユニット108から位置補正要求が行われると、このタイミングで自車両位置補正を行う(ステップS102)。
ここで、例えば、自車両が高速道路を走行している際に、インターチェンジ出口への分岐地点で分岐路に進む場合、前述のように、GPS測位に基づいて道路地図上における自車両の現在位置を捕捉した場合には、自車両が分岐地点で分岐路に進んだ場合であっても位置検出誤差のため、自車両は本線を走行中として誤認識される場合がある。
なお、上記第4の実施の形態においては、分岐路進入検出処理として、第1の実施の形態における分岐路進入検出処理を適用した場合について説明したが、これに限るものではなく、第2の実施の形態或いは第3の実施の形態における分岐路進入検出処理を適用することも可能である。
また、上記第4の実施の形態においては、本発明によるナビゲーション装置を減速制御装置に適用した場合について説明したがこれに限るものではなく、ナビゲーション装置から自車両前方の道路地図情報を獲得し、これに基づいて走行制御等を行うようにした制御装置であっても適用することができる。
また、上述のように、分岐地点において分岐路側に進んだかどうかを的確に検出することができるから、分岐地点において自車両が分岐路側に進んだかどうかを判断し、これに基づいて処理を行うようにした制御装置等に適用することも可能である。
4 単眼カメラ
5 カメラコントローラ
8 ヨーレートセンサ
9 車速センサ
10 コントローラ
107 制動流体圧制御回路
108 コントロールユニット
111 スロットルバルブ
112 駆動トルク制御ユニット
115 加速度センサ
116 ヨーレートセンサ
117 マスタシリンダ圧センサ
118 アクセル開度センサ
119 操舵角センサ
122FL〜122RR 車輪速度センサ
123 警報装置
Claims (6)
- 自車両前方に分岐路があるかどうかを検出する分岐検出手段と、
自車両が走行中の道路を撮像する撮像手段と、
当該撮像手段の撮像画像に基づき左右の道路白線を検出し、前記撮像画像の、前記道路白線を含む左右の所定領域に、前記分岐路の分岐地点近傍に設けられた特徴点があるかどうかを検出する特徴点検出手段と、
前記分岐検出手段で自車両前方に前記分岐路があると判断されたとき、自車両が前記分岐路に進入したかどうかを検出する分岐路進入検出手段と、
前記分岐路進入検出手段で自車両の前記分岐路への進入を検出したとき、前記分岐地点の既知の位置情報に基づいて自車両の現在位置を検出する位置検出手段と、を備え、
前記分岐路進入検出手段は、前記分岐検出手段で自車両前方に前記分岐路があることを検出し、且つ、前記特徴点検出手段により、前記左右の道路白線のうち何れか一方の道路白線側のみで前記特徴点を検出した後、他方の道路白線側のみで前記特徴点を検出する状態となったとき、自車両が前記分岐路に進入したと判断し、
自車両が走行中の道路が高速道路であるとき、前記特徴点検出手段は、本線と前記分岐路との境界付近に標示されるゼブラゾーンを前記特徴点とし、前記左右の所定領域に、前記ゼブラゾーンがあるかどうかを検出することを特徴とする自車位置検出装置。 - 自車両前方に分岐路があるかどうかを検出する分岐検出手段と、
自車両が走行中の道路を撮像する撮像手段と、
当該撮像手段の撮像画像に基づき左右の道路白線を検出すると共に、自車両が左端レーン又は右端レーンを走行しているかどうかを検出する走行車線検出手段と、
当該走行車線検出手段で左端レーン又は右端レーンを走行していることを検出したとき、前記撮像画像に基づき前記左右の道路白線のうち、道路内側の道路白線と自車両の走行位置との間の距離を検出する対道路白線距離検出手段と、
前記分岐路検出手段で自車両前方に前記分岐路があると判断されたとき、自車両が前記分岐路に進入したかどうかを検出する分岐路進入検出手段と、
当該分岐路進入検出手段で前記分岐路への進入を検出したとき、前記分岐地点の既知の位置情報に基づいて自車両の現在位置を検出する位置検出手段と、
自車両の車両挙動を推測する車両挙動推測手段と、
当該車両挙動推測手段で推定される車両挙動に基づいて前記道路内側の道路白線と自車両の走行位置との間の距離を推定する対道路白線距離推定手段と、を備え、
前記分岐路進入検出手段は、前記分岐検出手段で自車両前方に前記分岐路があることを検出し、且つ、前記走行車線検出手段で自車両が左端レーン又は右端レーンを走行していることを検出している状態で、前記対道路白線距離検出手段で検出される対道路白線距離が、走行中の道路幅に応じて設定されるしきい値以上となったとき、自車両が前記分岐路に進入したと判断し、前記対道路白線距離検出手段で前記対道路白線距離の検出が不可となったときには前記対道路白線距離推定手段で推定される対道路白線距離を用いて、前記分岐路に進入したかどうかを判断することを特徴とする自車位置検出装置。 - 前記対道路白線距離推定手段は、前記対道路白線距離検出手段での対道路白線距離の検出が不可となる直前の対道路白線距離を初期値として、前記対道路白線距離を推定することを特徴とする請求項2記載の自車位置検出装置。
- 自車両の現在位置を計測する自車位置計測手段と、
当該自車位置計測手段で計測した自車位置周辺の道路地図情報を提供する情報提供手段と、を備えたナビゲーション装置において、
前記請求項1から請求項3の何れか1項に記載の自車位置検出装置と、
当該自車位置検出手段で検出した自車位置を、前記自車位置検出手段で検出した自車位置に応じて補正する補正手段と、を備えることを特徴とするナビゲーション装置。 - 自車両の現在位置周辺の道路地図情報を獲得する情報獲得手段と、
当該情報獲得手段で獲得した道路地図情報に基づいて自車両前方のカーブ路の存在状況を検出するカーブ路検出手段と、
当該カーブ路検出手段で自車両前方にカーブ路が存在することを検出したとき、自車両が前記カーブ路を安定走行できるように、車両の走行状態を制御する走行状態制御手段と、を備え、当該走行状態制御手段は少なくとも車両に減速度を発生させる減速制御手段及び警報を発する警報手段の何れか一方を有する減速制御装置において、
前記情報獲得手段として、前記請求項4記載のナビゲーション装置を備えることを特徴とする減速制御装置。 - 前記走行状態制御手段は、前記減速制御手段及び警報手段を共に備え、
前記警報手段を作動させた後、前記減速制御手段を作動させることを特徴とする請求項5記載の減速制御装置。
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