(57)【要約】【課題】自車が走行している車線を短時間で判定することは困難である。【解決手段】片側複数車線道路を走行している自車の走行車線を判定する車線判定装置は、道路形状を取得する道路形状取得手段と、道路を撮像する撮像手段と、撮像手段により撮像された画像から区画線を認識する区画線認識手段と、区画線認識手段により認識された区画線から撮像手段までの距離を繰り返し算出して自車の軌跡を算出する第一の軌跡算出手段と、道路形状取得手段により取得された道路形状及び自律航法に基づいて自車の軌跡を算出する第二の軌跡算出手段と、第一の軌跡算出手段により算出された第一の軌跡及び第二の軌跡算出手段により算出された第二の軌跡に基づいて自車の軌跡を算出する第三の軌跡算出手段と、第三の軌跡算出手段により算出された第三の軌跡に基づいて自車の走行している車線を判定する走行車線判定手段と、を備える。【選択図】  図４
2011012965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
片側複数車線道路を走行している自車の走行車線を判定する車線判定装置において、
前記片側複数車線道路に設置された区画線を検出し、該区画線と自車との相対関係及び自車の走行軌跡に基づいて前記走行車線を判定する、車線判定装置。
【請求項２】
片側複数車線道路を走行している自車の走行車線を判定する車線判定装置において、
道路を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された画像から区画線を認識する区画線認識手段と、前記区画線認識手段により認識された区画線から前記撮像手段までの距離を繰り返し算出して自車の軌跡を算出する第一の軌跡算出手段と、自律航法に基づいて自車の軌跡を算出する第二の軌跡算出手段と、前記第一の軌跡算出手段により算出された第一の軌跡及び前記第二の軌跡算出手段により算出された第二の軌跡に基づいて自車の軌跡を算出する第三の軌跡算出手段と、前記第三の軌跡算出手段により算出された第三の軌跡に基づいて自車の走行している車線を判定する走行車線判定手段と、を備え、
前記第三の軌跡算出手段は、前記区画線認識手段が区画線を認識できた場合は前記第一の軌跡に基づいて前記第三の軌跡を算出し、前記区画線認識手段が区画線を認識できなかった場合は前記第二の軌跡に基づいて前記第三の軌跡を算出する、車線判定装置。
【請求項３】
自車の速度を検出する車速検出手段と、自車の方位を検出する方位検出手段と、を備え、
前記自律航法は、前記車速検出手段により検出された車速と、前記方位検出手段により検出された方位に基づいて自車の軌跡を算出する、請求項２記載の車線判定装置。
【請求項４】
前記第一の軌跡算出手段により算出された第一の軌跡に基づいて自車の進行方向を推定する進行方向推定手段と、前記進行方向推定手段により推定された自車の進行方向と前記第一の軌跡とに基づいて自律航法の方位と位置の少なくともいずれか一方を初期化する初期化手段と、を備え、
前記初期化手段は、前記進行方向推定手段により推定された自車の進行方向と前記区画線認識手段により認識された区画線の方向との差が所定の角度以内の場合、あるいは前記方向の差の変化が所定の期間または走行距離にわたって所定値より少ない場合、前記第一の軌跡算出手段により算出された第一の軌跡を自律航法の軌跡の初期値とする、請求項３記載の車線判定装置。
【請求項５】
前記走行車線判定手段は、前記区画線認識手段により認識された区画線の種別に基づいて自車の走行している車線を判定し、前記第三の軌跡算出手段により算出された第三の軌跡を補正する、請求項４記載の車線判定装置。
【請求項６】
画面や音声を用いて乗員に情報を報知する情報報知手段を備え、
前記情報報知手段は、前記走行車線判定手段により判定された自車が走行している車線に基づいて乗員に報知する情報の内容を切り替える、請求項５記載の車線判定装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の車線判定装置を有するナビゲーションシステム。
【請求項８】
片側複数車線道路に設置された区画線を検出し、該区画線と自車との相対関係及び自車の走行軌跡に基づいて自車の走行車線を判定する車線判定装置であって、
前記区画線が検出できなかった場合、前記走行軌跡及び道路形状に基づいて前記走行車線を判定する、車線判定装置。
【請求項９】
自車が走行している前方の道路形状を取得する道路形状取得手段を備え、
前記第二の軌跡算出手段は、前記道路形状取得手段により取得された道路形状及び前記自律航法に基づいて自車の軌跡を算出する、請求項６記載の車線判定装置。
【請求項１０】
前記道路形状取得手段により取得される道路形状は、少なくとも道路の曲率半径及び車線数を含む情報である、請求項９記載の車線判定装置。
【請求項１１】
前記第二の軌跡算出手段及び前記第三の軌跡算出手段は、前記片側複数車線道路に設置された区画線のうちのひとつを基準区画線に設定し、該基準区画線からの距離を繰り返し算出して自車の軌跡を算出する、請求項１０記載の車線判定装置。
【請求項１２】
前記走行車線判定手段は、前記第三の軌跡算出手段により算出された第三の軌跡における基準区画線からの距離と，車線数及び車線幅に基づいて自車の走行している車線を判定する、請求項１１記載の車線判定装置。
【請求項１３】
前記第二の軌跡算出手段は、自車が走行している道路が曲線路の場合、該曲線路を擬似的に直線路の連続した集合体とみなして、各みなし直線路における区画線までの距離を座標変換しながら求めて、自車の軌跡を算出する、請求項１２記載の車線判定装置。
【請求項１４】
前記初期化手段は、前記区画線認識手段による区画線の認識ができなくなったときに、前記進行方向推定手段により推定された自車の進行方向及び前記第三の軌跡算出手段により算出された第三の軌跡における基準区画線からの距離に基づいて自律航法の方位と位置を初期化する、請求項１３記載の車線判定装置。
【請求項１５】
前記情報報知手段は、前記走行車線判定手段により判定された自車が走行している車線に基づいて片側複数車線上のどの車線を走行しているかを画面を用いて報知し、前記区画線認識手段による区画線の認識が所定時間以上できなかった場合又は所定時間以上自車が前記区画線の上を走行した場合、前記画面による報知を中止する、請求項１４記載の車線判定装置。
【請求項１６】
請求項８から請求項１５のいずれかに記載の車線判定装置を有するナビゲーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自車が走行する車線を判定する車線判定装置及びナビゲーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車に搭載されるナビゲーションシステムは、ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）やジャイロシステム等の自律的な手法により検出される自車位置を、その付近の地図情報とともに表示する機能を有する。
【０００３】
そして、ナビゲーションシステムに表示される自車位置が実際の自車位置と近いほど、位置精度は高くなり、高精度な自車位置を出力することで、乗員は実際の自車位置における適切な道路情報を把握でき、乗員に対する快適性を向上させることができる。
【０００４】
従来のナビゲーションシステムは、自車位置の推定精度が低く、片側複数車線の道路において自車の走行する車線を判定することは困難であった。従って、高速道路における分岐の案内や交差点における進行方向の案内を行う場合、車線毎に異なる経路誘導を行うことができずに、乗員に対しての快適性を向上することが困難であった。即ち、高度な経路誘導を実現するためには、自車の走行する車線を正確に判定する必要がある。
【０００５】
ここで、ウィンカ操作信号と区画線検知部からの信号（区画線またぎ）により車線変更を判定し、自車両が走行中の車線位置を判定し、また、前方の分岐を検出し、判定された車線に基づき、所定の距離手前位置で、運転者に分岐案内を行う車載用ナビゲーション装置がある（特許文献１参照）。また、区画線の種類（実線か破線か）から走行している車線を判定する車両制御装置がある（特許文献２参照）。さらに、画像から白線を抽出して一定時間内の距離の変化から自車の走行ベクトルを算出し、走行ベクトルを加算して自車位置を計測する車両位置測位装置がある（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２３２７８号公報
【特許文献２】特開２０００−１０５８９８号公報
【特許文献３】特開２００７−２７８８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、ウィンカ操作と区画線またぎの両方を検出して車線変更を判定するので、ウィンカの出し忘れや区画線またぎの未検知により自車両が走行中の車線位置を見失うおそれがある。実際に片側複数車線の道路の場合、区画線は破線の場合が多く、車線変更中に区画線を見失うことが多い。そのため、区画線またぎの未検知が発生する。
【０００８】
また、特許文献２では、区画線の種別（実線，破線，点線など）を認識するには、何本かのペイントを検出する必要があり、車線を判定するまでに時間がかかるという問題がある。また、ペイントがかすれていたりすると、未検知や誤検知の原因にもなる。更に、国や地域によって区画線の規格が異なるため、この方法では仕向け地ごとの対応が必要で必ずしも実用的ではない。
【０００９】
さらに、特許文献３では、区画線と車両進行方向とのなす角が大きいときは、画像から演算する区画線までの距離の精度が落ちるため、車線変更時の自車位置の推定は困難である。また、区画線の種別が破線の場合や区画線そのものがかすれていて認識できない場合に車線変更すると、その後に区画線を認識してもどの車線に存在するか判定できない（車線変更前後の区画線のつながりがわからないため）。同様に、隣の車線への車線変更と２車線以上連続した車線変更との判別も困難である。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、片側複数車線の道路を走行している自車の走行車線を迅速且つ正確に判定することができる車線判定装置を提供することにある。さらに、区画線が一時的に認識できない場合でも車線内位置を精度よく算出して走行車線を判定する車線判定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の望ましい態様の一つは次の通りである。
【００１２】
片側複数車線道路を走行している自車の走行車線を判定する車線判定装置は、道路を撮像する撮像手段と、撮像手段により撮像された画像から区画線を認識する区画線認識手段と、区画線認識手段により認識された区画線から撮像手段までの距離を繰り返し算出して自車の軌跡を算出する第一の軌跡算出手段と、自律航法に基づいて自車の軌跡を算出する第二の軌跡算出手段と、第一の軌跡算出手段により算出された第一の軌跡及び第二の軌跡算出手段により算出された第二の軌跡に基づいて自車の軌跡を算出する第三の軌跡算出手段と、第三の軌跡算出手段により算出された第三の軌跡に基づいて自車の走行している車線を判定する走行車線判定手段と、を備え、第三の軌跡算出手段は、区画線認識手段が区画線を認識できた場合は第一の軌跡に基づいて第三の軌跡を算出し、区画線認識手段が区画線を認識できなかった場合は第二の軌跡に基づいて第三の軌跡を算出する。
【００１３】
また、片側複数車線道路に設置された区画線を検出し、該区画線と自車との相対関係及び自車の走行軌跡に基づいて自車の走行車線を判定する車線判定装置は、前記区画線が検出できなかった場合、前記走行軌跡及び道路形状に基づいて前記走行車線を判定する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、片側複数車線の道路を走行している自車の走行車線を迅速且つ正確に判定することができる車線判定装置を提供することができる。さらに、道路形状を考慮した自律航法を用いることで、カーブなどの曲線路で車線変更する場合にも正確に自車の走行車線を判定することが可能な車線判定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】車線判定装置のブロック図。
【図２】車線判定装置の処理内容を示すフローチャート。
【図３】具体例を説明する図。
【図４】別の実施形態における車線判定装置のブロック図。
【図５】別の実施形態における車線判定装置の処理内容を示すフローチャート。
【図６】右カーブ中の自車位置を求めるための説明図１。
【図７】右カーブ中の自車位置を求めるための説明図２。
【図８】左カーブ中の自車位置を求めるための説明図１。
【図９】左カーブ中の自車位置を求めるための説明図２。
【図１０】具体例を説明する図。
【図１１】ナビゲーションによる報知画面を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１７】
図１は、車線判定装置の機能を示すブロック図である。
【００１８】
まず、車線判定装置１００の構成と処理内容について説明する。
【００１９】
車線判定装置１００は、撮像手段１，区画線認識手段２，第一の軌跡算出手段３，車速検出手段４，方位検出手段５，第二の軌跡算出手段６，進行方向推定手段７，初期化手段８，第三の軌跡算出手段９，走行車線判定手段１０，情報報知手段１１によって構成され、車線判定装置１００の図示しないコンピュータにプログラミングされ、予め定められた周期で繰り返し実行される。
【００２０】
撮像手段１は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサなどの撮像素子によって自車外の画像を取得するものであり、例えばカメラを用いることができ、その撮像方向は、車両前方（フロントビューカメラ），車両側方（サイドビューカメラ），車両後方（リアビューカメラ）もしくは斜め方向のいずれでもよく、また、全方位を撮像する全方位カメラでもよい。また、カメラの種類に関しては、１つのカメラで撮像する単眼カメラ，２つのカメラで撮像するステレオカメラであってもよく、搭載数に関しても、車両の前後左右方向のそれぞれに配置してもよい。
【００２１】
区画線認識手段２は、撮像手段１により取得された画像情報を処理して画像内の区画線を認識する。ここで、区画線とは、道路管理者が設置する、道路の路面に描かれた道路鋲，ペイント，石等による線であり、道路標示の一種である。具体的には、車道中央線や車線境界線がある。また、認識した区画線から撮像手段までの距離を繰り返し演算し、更に、区画線の種別（実線，破線，点線など）を判別する機能（以下、線種判別という）を有する。
【００２２】
第一の軌跡算出手段３は、区画線認識手段２により演算された区画線から撮像手段までの距離に基づいて自車の走行軌跡を算出する。第一の軌跡算出手段の性能は区画線の有無やかすれなど区画線の状態の他、自車の運動にも左右される。直進時は車線内の自車の走行軌跡を精度良く描くことができるが、車線変更などで自車が旋回して自車と区画線との角度やその変化が大きくなると区画線の認識ができず軌跡が途切れてしまうため、車線変更の直後には自車がどの車線を走行しているかは認識できない。
【００２３】
車速検出手段４は、自車の車速を検出するものであり、例えば車両の前後左右各輪に装着された車輪速センサにより得られる値を平均して車速を検出する方法や、自車に搭載する加速度センサにより得られる自車の加速度の値を積分して車速を算出する方法などが採用可能である。
【００２４】
方位検出手段５は、自車の方位を検出するものであり、ジャイロセンサやヨーレイトセンサにより得られる値から自車の方位を算出する方法などが採用可能である。
【００２５】
第二の軌跡算出手段６は、車速検出手段４により検出した車速と方位検出手段５により検出した自車の方位を用いて自律航法により自車の走行軌跡を算出する。第二の軌跡算出手段は自律航法を用いて自車の運動に基づいた軌跡を描くので、軌跡が途切れることはないが、車速や方位の誤差が時間の経過とともに蓄積するので補正しないで使用できるのは短時間である。また、方位と位置は相対的なものであるので初期化が重要である。
【００２６】
進行方向推定手段７は、第一の軌跡算出手段３により算出された自車の走行軌跡に基づいて自車の進行方向を推定する。
【００２７】
初期化手段８は、進行方向推定手段７により推定された自車の進行方向，車速検出手段４により検出された車速，方位検出手段５により検出された自車の方位に基づいて自律航法を初期化するか否かを判断し、進行方向推定手段７により推定された自車の進行方向の精度が高い場合は初期化する。
【００２８】
第三の軌跡算出手段９は、第一の軌跡算出手段３により算出された第一の軌跡と第二の軌跡算出手段６により算出された第二の軌跡に基づいて最終的な自車の走行軌跡を算出する。具体的には、上記の第一および第二の軌跡算出手段の特性に基づいて、第一の軌跡が有効（区画線認識手段２において区画線を認識している場合）の場合は第一の軌跡を最終的な自車の走行軌跡とし、第一の軌跡が無効（区画線認識手段２において区画線を認識していない場合）の場合は第二の軌跡で外挿して最終的な自車の走行軌跡とする。これにより、自車の走行状態に関わらず連続した走行軌跡が得られる。
【００２９】
走行車線判定手段１０は、第三の軌跡算出手段９により算出された最終的な自車の走行軌跡に基づいて複数車線道路の中で自車が走行している車線を判定する。
【００３０】
情報報知部１１は、走行車線判定手段１０から得られる情報を乗員に分かり易く音声やモニター画面で報知する処理を行う。また、走行車線判定手段１０から得られる、自車が走行している車線に基づいて乗員に報知する内容を切り替えることで、より分かり易く親切な案内を実施することが可能である。
【００３１】
次に、車線判定装置全体の処理内容について説明する。
【００３２】
図２は、本実施の形態における車線判定装置の処理内容を示すフローチャートである。
【００３３】
まず、処理２０１において、区画線認識手段２により認識した区画線から撮像手段までの距離を繰り返し演算し、更に、区画線の種別（実線，破線，点線など）を判別する。
【００３４】
次に、処理２０２において、自律航法が初期化済みか否かを判定し、自律航法が初期化済みの場合には処理２０３に進み、自律航法が初期化済みではない場合には処理２１０に進む。
【００３５】
処理２０３において、処理２０１にて演算された区画線から撮像手段までの距離に基づいて自車の走行軌跡（第一の軌跡）を算出する。
【００３６】
次に、処理２０４において、自律航法により自車の走行軌跡（第二の軌跡）を算出する。
【００３７】
次に、処理２０５において、自車が直進中か否かを判定し、自車が直進中の場合には処理２０６に進み、自車が直進中でない場合は処理２０７に進む。ここで、自車が直進中か否かの判定は、進行方向推定手段７により推定された自車の進行方向と区画線認識手段２により認識された区画線の方向との角度差が所定の角度以内（例えば２度以内）あるいは角度差の変化が所定値（例えば１度／秒）以内でかつ、車速検出手段４により検出された車速が所定の速度以上（例えば１０km／ｈ以上）でかつ、方位検出手段５により検出された自車の方位の変化率（角速度）が所定の範囲内（例えば０.２deg／ｓ以内）の条件の下で実施する。
【００３８】
処理２０６において、自車は直進中で方位と位置の推定精度が高いと考えられるため自律航法を初期化する。この初期化の方法は、道路上の横位置（後述する図３のｙ）に関しては第一の軌跡の値を代入し、方位は進行方向推定手段７により推定された自車の進行方向を代入する。具体的には、自車の走行軌跡を所定時間遡り、最小二乗法に基づく回帰直線の傾きを進行方向とする。
【００３９】
次に、処理２０７において、第一の軌跡が有効か否かを判定し、第一の軌跡が有効の場合には処理２０８に進み、第一の軌跡を第三の軌跡として算出する。一方、第一の軌跡が有効でない場合には処理２０９に進み、第二の軌跡を第三の軌跡として算出する。ここで、第一の軌跡が有効とは、区画線認識手段２において区画線を認識している場合を示し、第一の軌跡が有効でないとは、区画線認識手段２において区画線を認識していない場合を示す。
【００４０】
次に、処理２１０において、線種判別に基づく車線判定処理を実施する。ここでは、区画線認識手段２において認識した区画線の種別（実線，破線，点線など）を利用して自車が走行している車線を判定する。例えば日本の高速道路で片側３車線の場合、区画線の種別は一番左から実線，破線，破線，実線の順に並んでいるため、自車の両側の区画線の種別が認識できるとおのずと自車が走行している車線が判定可能である。
【００４１】
次に、処理２１１において、処理２０８もしくは処理２０９で算出した第三の軌跡を用いて自車が走行している車線を判定する。具体的には、第三の軌跡の横位置が複数車線道路のどの位置にあるかを判定すればよく、車線幅の情報を用いて決定する。なお、処理２１０で線種判別により自車が走行している車線が判定されている場合には、第三の軌跡を用いて判定した車線を採用せずに、線種判別により判定した車線を優先して採用する。このとき、線種判別により判定した車線と第三の軌跡により判定した車線が異なる場合は、第三の軌跡の横位置を線種判別により判定した車線位置に補正する。先に述べたように、線種の判別には所定の距離を走行することが必要で応答は遅いが、信頼性は高い。一方，自車が蛇行運転を繰り返すなどして、第一の軌跡が無効になってから長時間が経過した場合は自律航法に基づく第二の軌跡に誤差が蓄積する。その後、区画線を認識しても、区画線から撮像手段までの距離からの距離に基づく方法では、どの区画線かを特定できないので走行軌跡は描けない。このため，特別な運転条件のバックアップとして上記の線種判別による補正を用いる。
【００４２】
最後に、処理２１２において、処理２１１にて求めた自車の走行している車線の情報に基づいて、道路案内を切り替えて乗員に音声や画面を用いて情報を報知する。
【００４３】
以上説明したように、上記の車線判定装置１００によれば、片側複数車線道路に設置された区画線を検出して、この区画線と自車との相対関係及び自律航法により算出した自車の走行軌跡に基づいて自車が走行している車線を判定しているので、走行車線を判定するまでの走行距離を短くすることができ、走行距離に応じて累積される誤差を小さくすることができる。従って、自車の走行車線を迅速且つ正確に判定することができる。
【００４４】
従って、例えばナビゲーションシステムにより、高速道路における分岐の案内や、車両前方に位置する交差点で進行方向の案内を行う場合に、車線毎に異なる経路誘導を行うことができ、乗員に対する高度な経路誘導を実現し、乗員の快適性を向上させることができる。
【００４５】
次に、図３を用いて、車線判定装置１００における車線判定処理の具体例について、所定の道路状況に当てはめて説明する。
【００４６】
図３は、片側２車線の道路において、自車３００が左車線から右車線に点線矢印３０１の軌跡を描いて車線変更した場合を示す図である。
【００４７】
図３において、Ｄ１は車両中心から左に見える区画線までの距離、Ｄ２は車両中心から右に見える区画線までの距離であり、自車３００が左車線に存在する場合と右車線に存在する場合では対象となる区画線が異なる。また、一番左の区画線から自車３００までの距離をｙで表す。更に、車線幅はＷとする。
【００４８】
まず、自車３００が地点Ａに存在するとき、自車３００は直進中であると判定され（処理２０５でＹＥＳ）、自律航法の初期化処理を実施する（処理２０６）。このとき、Ｄ１とＤ２が両方とも有効な場合には、例えばＤ１を優先して第一の軌跡３１２を算出し、自律航法の横位置をｙ１に、方位を第一の軌跡３１２で求めた方位に設定すると、自律航法で算出した軌跡は第二の軌跡３１４のようになる。更に、第一の軌跡が有効であるため（処理２０７でＹＥＳ）、第三の軌跡に第一の軌跡を代入し（処理２０８）、自車が走行している車線を判定する（処理２１１）。この場合、ｙ１＜Ｗであるため、自車が走行している車線は車線位置３１８で示すように１（左車線）となる。また、自車３００が地点Ａから地点Ｂに達するまでは自車３００は直進中であると判定（自律航法初期化フラグ３１１がＯＮ）されるため、その後の処理は地点Ａに存在する場合と同じである。
【００４９】
次に、自車３００が地点Ｂに到達すると、自車３００は車線変更動作を開始しているため、直進中でないと判定され（処理２０５でＮＯ）、自律航法初期化フラグがＯＦＦになる。そして、自車３００が地点Ｃに到達するまではＤ１，Ｄ２がそれぞれ変化するが、第一の軌跡が有効であるため（処理２０７でＹＥＳ）、第三の軌跡に第一の軌跡を代入し（処理２０８）、自車が走行している車線を判定する（処理２１１）。従って、地点ＡからＣまでは第一の軌跡と第三の軌跡は同一である。
【００５０】
次に、自車３００が地点Ｃに到達して、Ｄ１とＤ２がロストすると（処理２０７でＮＯ）、第二の軌跡で第三の軌跡を外挿する（処理２０９）。更に、自車３００が地点Ｄに到達すると、第三の軌跡の横位置が車線幅Ｗを超えてくるため、自車が走行している車線位置３１８は２に変化する（処理２１１）。
【００５１】
次に、自車３００が地点Ｅに到達して、Ｄ１とＤ２が再び有効になると（処理２０７でＹＥＳ）、第三の軌跡は第一の軌跡に戻すため（処理２０８）、第二の軌跡に誤差があった場合、領域３１７のように第三の軌跡がジャンプする。
【００５２】
次に、自車３００が地点Ｆに到達すると、自律航法初期化フラグが再びＯＮになり、自律航法を初期化する（処理２０６）。このとき第二の軌跡に誤差があった場合、領域３１５のように第二の軌跡がジャンプする。
【００５３】
その後、自車３００が地点Ｇに到達するまでは自車３００は直進中であると判定（自律航法初期化フラグ３１１がＯＮ）される。
【００５４】
以上説明したように、自車から区画線までの距離と自律航法を組合せることで、正確な走行軌跡を途切れなく描くことが可能となり、自車の走行車線を迅速且つ正確に判定することができる。
【００５５】
なお、図３においては片側２車線道路における例を示したが、車線数は３車線以上でも適用できることは言うまでもない。
【００５６】
以上のように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の様態で実施することができる。
【００５７】
以上によれば、片側複数車線道路に設置された区画線を検出して、この区画線と自車との相対関係及び自律航法により算出した自車の走行軌跡に基づいて自車が走行している車線を判定しているので、走行車線を判定するまでに必要な走行距離を特許文献２の方法より短くすることができ、走行距離に応じて累積される誤差を小さくすることができる。従って、自車の走行車線を迅速且つ正確に判定することができる。従って、ナビゲーションシステムによる高度な経路誘導が可能になる。
【００５８】
次に、本発明の別の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００５９】
図４は、本発明の別の実施形態における車線判定装置の機能を示すブロック図であり、図１で説明した車線判定装置に道路形状取得手段１２を加えたものである。そこで、図１とは異なる構成と機能に関して説明する。
【００６０】
道路形状取得手段１２は、車両に搭載されたＧＰＳ（Global Positioning System：衛星航法システム）受信機から出力された信号などを用いて自車位置を検出し、検出した自車位置と地図情報から自車が走行している道路の道路形状を取得する。ここで取得される道路形状は、車線数，車線幅，車線毎の区画線の種別，道路の曲率半径，分岐・合流の有無などの情報であり、道路の２次元形状や３次元形状そのものを取得する構成としてもよい。
【００６１】
第二の軌跡算出手段６は、道路形状取得手段１２により取得された道路形状と、車速検出手段４により検出した車速と方位検出手段５により検出した自車の方位を用いた自律航法により自車の走行軌跡を算出する。ここで、自律航法とは、車速と方位から求まる車両の速度ベクトルを初期位置に足し合わせていくことで車両の位置を逐次計算する方法である。具体的には、自車の速度ＶＳＰ，自車の方位変化ＤＩＲを用いて自車位置（Ｘ，Ｙ）は（１）および（２）式で計算できる。
【００６２】
【数１】
2011012965.tif 000003
【００６３】
【数２】
2011012965.tif 000004
【００６４】
ここで、（Ｘｚ１，Ｙｚ１）は自車位置の前回の計算結果，Δｔは計算周期である。第一の軌跡算出手段３により算出される軌跡が区画線の認識ができない場合に途切れることに対して、第二の軌跡算出手段６は自律航法を用いて軌跡を描くために軌跡が途切れることはないが、車速や方位の誤差が時間の経過とともに蓄積するので補正しないで使用できるのは短時間である。また、方位と位置は相対的なものであるので初期化が重要である。
【００６５】
初期化手段８は、進行方向推定手段７により推定された自車の進行方向，車速検出手段４により検出された車速，方位検出手段５により検出された自車の方位に基づいて自律航法を初期化するか否かを判断し、進行方向推定手段７により推定された自車の進行方向の精度が高い場合は初期化する。また、区画線認識手段２による区画線の認識ができなくなったときにも自律航法を初期化する。
【００６６】
次に、図４の車線判定装置全体の処理内容について説明する。
【００６７】
図５は、図４に示した車線判定装置の処理内容を示すフローチャートである。
【００６８】
まず、処理５０１において、区画線認識手段２により認識した区画線から撮像手段までの距離を繰り返し演算し、更に、区画線の種別（実線，破線，点線など）を判別する。
【００６９】
次に、処理５０２において、処理５０１にて演算された区画線から撮像手段までの距離に基づいて自車の走行軌跡（第一の軌跡）を算出する。
【００７０】
次に、処理５０３において、自車が道路に沿って平行に走行しているか否かを判定し、自車が道路に沿って平行に走行している場合には処理５０４に進み、自車が道路に沿って平行に走行していない場合は処理５０５に進む。ここで、自車が道路に沿って平行に走行しているか否かの判定は、進行方向推定手段７により推定された自車の進行方向と区画線認識手段２により認識された区画線の方向との角度差が所定の角度以内（例えば２度以内）あるいは角度差の変化が所定値（例えば１度／秒）以内でかつ、車速検出手段４により検出された車速が所定の速度以上（例えば１０km／ｈ以上）でかつ、方位検出手段５により検出された自車の方位の変化率（角速度）が所定の範囲内（例えば０.２度／秒以内）の条件の下で実施する。
【００７１】
処理５０４において、自車は道路に沿って平行で方位と位置の推定精度が高いと考えられるため自律航法を初期化する。この初期化の方法は、道路上の横位置（後述する図１０のｙ）に関しては第一の軌跡の値を代入し、方位は進行方向推定手段７により推定された自車の進行方向を代入する。具体的には、自車の走行軌跡を所定時間遡り、最小二乗法に基づく回帰直線の傾きを進行方向とする。
【００７２】
次に、処理５０５において、自律航法が初期化済みか否かを判定し、自律航法が初期化済みの場合には処理５０６に進み、自律航法が初期化済みではない場合には処理５１３に進む。
【００７３】
処理５０６において、道路形状取得手段１２により自車が走行している道路の道路形状（車線数，車線幅，道路の曲率半径など）を取得し、処理５０７において、得られた道路形状と自律航法により自車の走行軌跡（第二の軌跡）を算出する。
【００７４】
次に、処理５０８において、第一の軌跡が有効か否かを判定し、第一の軌跡が有効の場合には処理５０９に進み、第一の軌跡を第三の軌跡として算出する。一方、第一の軌跡が有効でない場合には処理５１０に進む。ここで、第一の軌跡が有効とは、区画線認識手段２において区画線を認識している場合を示し、第一の軌跡が有効でないとは、区画線認識手段２において区画線を認識していない場合を示す。
【００７５】
処理５１０において、第一の軌跡の前回算出値が有効か否かを判定し、第一の軌跡の前回算出値が有効の場合には処理５１１に進み、第一の軌跡の前回算出値が有効でない場合には処理５１２に進む。
【００７６】
処理５１１において、第二の軌跡の誤差を小さくしてから第三の軌跡を算出するため、自律航法を初期化する。この初期化は、処理５０４と同じ方法を用いる。
【００７７】
次に、処理５１２において、第二の軌跡を第三の軌跡として算出する。
【００７８】
次に、処理５１３において、線種判別に基づく車線判定処理を実施する。ここでは、区画線認識手段２において認識した区画線の種別（実線，破線，点線など）を利用して自車が走行している車線を判定する。例えば日本の高速道路で片側３車線の場合、区画線の種別は一番左から実線，破線，破線，実線の順に並んでいるため、自車の両側の区画線の種別が認識できるとおのずと自車が走行している車線が判定可能である。
【００７９】
次に、処理５１４において、処理５０９もしくは処理５１２で算出した第三の軌跡を用いて自車が走行している車線を判定する。具体的には、第三の軌跡の横位置が複数車線道路のどの位置にあるかを判定すればよく、車線数と車線幅の情報を用いて決定する。なお、処理５１３で線種判別により自車が走行している車線が判定されている場合には、第三の軌跡を用いて判定した車線を採用せずに、線種判別により判定した車線を優先して採用する。このとき、線種判別により判定した車線と第三の軌跡により判定した車線が異なる場合は、第三の軌跡の横位置を線種判別により判定した車線位置に補正する。先に述べたように、線種の判別には所定の距離を走行することが必要で応答は遅いが、信頼性は高い。一方，自車が蛇行運転を繰り返すなどして、第一の軌跡が無効になってから長時間が経過した場合は自律航法に基づく第二の軌跡に誤差が蓄積する。その後、区画線を認識しても、区画線から撮像手段までの距離からの距離に基づく方法では、どの区画線かを特定できないので走行軌跡は描けない。このため，特別な運転条件のバックアップとして上記の線種判別による補正を用いる。
【００８０】
最後に、処理５１５において、処理５１４にて求めた自車の走行している車線の情報に基づいて、道路案内を切り替えて乗員に音声や画面を用いて情報を報知する。
【００８１】
以上説明したように、上記の車線判定装置１００によれば、片側複数車線道路に設置された区画線を検出して、この区画線と自車との相対関係及び自律航法により算出した自車の走行軌跡に基づいて自車が走行している車線を判定しているので、走行車線を判定するまでの走行距離を短くすることができ、走行距離に応じて累積される誤差を小さくすることができる。また、道路形状を利用した自律航法により、カーブなどの直線以外の道路においても正確な車線の判定が可能となる。従って、自車の走行車線を迅速且つ正確に判定することができる。
【００８２】
従って、例えばナビゲーションシステムにより、高速道路における分岐の案内や、車両前方に位置する交差点で進行方向の案内を行う場合に、車線毎に異なる経路誘導を行うことができ、乗員に対する高度な経路誘導を実現し、乗員の快適性を向上させることができる。
【００８３】
次に、図６から図９を用いて、道路形状を利用した第二の軌跡の算出方法について、所定の道路状況に当てはめて詳しく説明する。
【００８４】
図６は、片側２車線の右方向に旋回する道路において、自車６００が右車線から左車線に点線矢印６０１の軌跡を描いて車線変更した場合を示す図である。
【００８５】
図６においては、自車６００がＡｙ軸に到達したときに、第一の軌跡が無効になったと想定している。なお、Ａｙ軸，Ｂｙ軸，Ｃｙ軸は道路と垂直になす方向にとり、Ａｘ軸，Ｂｘ軸，Ｃｘ軸はそれぞれＡｙ軸，Ｂｙ軸，Ｃｙ軸と垂直になす方向（道路の接線方向）にとる。
【００８６】
まず、自車６００がＡｙ軸に到達したときに、第一の軌跡が無効になると、自律航法の初期化を実施する（処理５１１）。このとき、矢印６１０は、進行方向推定手段７により推定された自車の進行方向であり、道路とのなす角がθ０であるため、このθ０を自律航法の初期方位とする。また、一番左の区画線を基準区画線に設定し、この基準区画線からの距離をｙとすると、第一の軌跡の前回値から求めた基準区画線からの距離ｙ０を自律航法の初期位置とする。なお、点線６０２は、基準区画線からの距離がｙ０で一定の位置を示す。
【００８７】
次に、自車６００がＢｙ軸に到達したときの基準区画線からの距離ｙ１を算出する。Ａｙ軸上の道路の曲率半径Ｒ０，Ａｙ軸からＢｙ軸までの距離Ｃ１（自車６００の車速を積分して算出する）を用いて、Ａｙ軸とＢｙ軸のなす角α１は（３）式で計算できる。
【００８８】
【数３】
2011012965.tif 000005
【００８９】
Ａｙ軸とＢｙ軸のなす角α１が十分に小さいと仮定すると、Ｂｙ軸上におけるＡｘ軸と車両６００の走行軌跡６０１との距離Ｎ１は（４）式で計算できる。
【００９０】
【数４】
2011012965.tif 000006
【００９１】
また、同様に、Ａｙ軸とＢｙ軸のなす角α１が十分に小さいと仮定すると、Ｂｙ軸上におけるＡｘ軸とＢｘ軸との距離Ｍ１は（５）式で計算できる。
【００９２】
【数５】
2011012965.tif 000007
【００９３】
従って、自車６００がＢｙ軸に到達したときの基準区画線からの距離ｙ１は（６）式で計算できる。
【００９４】
【数６】
2011012965.tif 000008
【００９５】
なお、点線６０３は、基準区画線からの距離がｙ１で一定の位置を示す。
【００９６】
次に、自車６００がＣｙ軸に到達したときの基準区画線からの距離ｙ２を算出する。Ｂｙ軸上の道路の曲率半径Ｒ１，Ｂｙ軸からＣｙ軸までの距離Ｃ２（自車６００の車速を積分して算出する）を用いて、Ｂｙ軸とＣｙ軸のなす角α２は（７）式で計算できる。
【００９７】
【数７】
2011012965.tif 000009
【００９８】
Ｂｙ軸とＣｙ軸のなす角α２が十分に小さいと仮定すると、Ｃｙ軸上におけるＢｘ軸と車両６００の走行軌跡６０１との距離Ｎ２は、Ｂｙ軸における自律航法の道路に対する方位θ１を用いて（８）式で計算できる。
【００９９】
【数８】
2011012965.tif 000010
【０１００】
なお、自律航法の道路に対する方位θ１は、車両６００がＢｙ軸からＣｙ軸に到達するまでに方位検出手段５により検出された方位変化量δ１を用いて（９）式で計算できる。
【０１０１】
【数９】
2011012965.tif 000011
【０１０２】
また、同様に、Ｂｙ軸とＣｙ軸のなす角α２が十分に小さいと仮定すると、Ｃｙ軸上におけるＢｘ軸とＣｘ軸との距離Ｍ２は（１０）式で計算できる。
【０１０３】
【数１０】
2011012965.tif 000012
【０１０４】
従って、自車６００がＣｙ軸に到達したときの基準区画線からの距離ｙ２は（１１）式で計算できる。
【０１０５】
【数１１】
2011012965.tif 000013
【０１０６】
なお、点線６０４は、基準区画線からの距離がｙ２で一定の位置を示す。
【０１０７】
以上説明したように、曲線路においても、座標変換しながら基準区画線までの距離を求めることが可能となる。なお、ｎ回目の座標変換に伴う計算式は（１２）式から（１６）式で表すことができる。
【０１０８】
【数１２】
2011012965.tif 000014
【０１０９】
【数１３】
2011012965.tif 000015
【０１１０】
【数１４】
2011012965.tif 000016
【０１１１】
【数１５】
2011012965.tif 000017
【０１１２】
【数１６】
2011012965.tif 000018
【０１１３】
図７は、片側２車線の右方向に旋回する道路において、自車７００が左車線から右車線に点線矢印７０１の軌跡を描いて車線変更した場合を示す図である。
【０１１４】
図７においては、自車７００がＡｙ軸に到達したときに、第一の軌跡が無効になったと想定している。なお、Ａｙ軸，Ｂｙ軸，Ｃｙ軸は道路と垂直になす方向にとり、Ａｘ軸，Ｂｘ軸，Ｃｘ軸はそれぞれＡｙ軸，Ｂｙ軸，Ｃｙ軸と垂直になす方向（道路の接線方向）にとる。
【０１１５】
まず、自車７００がＡｙ軸に到達したときに、第一の軌跡が無効になると、自律航法の初期化を実施する（処理５１１）。このとき、矢印７１０は、進行方向推定手段７により推定された自車の進行方向であり、道路とのなす角がθ０であるため、このθ０を自律航法の初期方位とする。また、一番左の区画線を基準区画線に設定し、この基準区画線からの距離をｙとすると、第一の軌跡の前回値から求めた基準区画線からの距離ｙ０を自律航法の初期位置とする。なお、点線７０２は、基準区画線からの距離がｙ０で一定の位置を示す。
【０１１６】
次に、自車７００がＢｙ軸に到達したときの基準区画線からの距離ｙ１を算出する。Ａｙ軸上の道路の曲率半径Ｒ０，Ａｙ軸からＢｙ軸までの距離Ｃ１（自車７００の車速を積分して算出する）を用いて、Ａｙ軸とＢｙ軸のなす角α１は（１７）式で計算できる。
【０１１７】
【数１７】
2011012965.tif 000019
【０１１８】
Ａｙ軸とＢｙ軸のなす角α１が十分に小さいと仮定すると、Ｂｙ軸上におけるＡｘ軸と車両７００の走行軌跡７０１との距離Ｎ１は（１８）式で計算できる。
【０１１９】
【数１８】
2011012965.tif 000020
【０１２０】
また、同様に、Ａｙ軸とＢｙ軸のなす角α１が十分に小さいと仮定すると、Ｂｙ軸上におけるＡｘ軸とＢｘ軸との距離Ｍ１は（１９）式で計算できる。
【０１２１】
【数１９】
2011012965.tif 000021
【０１２２】
従って、自車７００がＢｙ軸に到達したときの基準区画線からの距離ｙ１は（２０）式で計算できる。
【０１２３】
【数２０】
2011012965.tif 000022
【０１２４】
なお、点線７０３は、基準区画線からの距離がｙ１で一定の位置を示す。
【０１２５】
次に、自車７００がＣｙ軸に到達したときの基準区画線からの距離ｙ２を算出する。Ｂｙ軸上の道路の曲率半径Ｒ１，Ｂｙ軸からＣｙ軸までの距離Ｃ２（自車７００の車速を積分して算出する）を用いて、Ｂｙ軸とＣｙ軸のなす角α２は（２１）式で計算できる。
【０１２６】
【数２１】
2011012965.tif 000023
【０１２７】
Ｂｙ軸とＣｙ軸のなす角α２が十分に小さいと仮定すると、Ｃｙ軸上におけるＢｘ軸と車両７００の走行軌跡７０１との距離Ｎ２は、Ｂｙ軸における自律航法の道路に対する方位θ１を用いて（２２）式で計算できる。
【０１２８】
【数２２】
2011012965.tif 000024
【０１２９】
なお、自律航法の道路に対する方位θ１は、車両７００がＢｙ軸からＣｙ軸に到達するまでに方位検出手段５により検出された方位変化量δ１を用いて（２３）式で計算できる。
【０１３０】
【数２３】
2011012965.tif 000025
【０１３１】
また、同様に、Ｂｙ軸とＣｙ軸のなす角α２が十分に小さいと仮定すると、Ｃｙ軸上におけるＢｘ軸とＣｘ軸との距離Ｍ２は（２４）式で計算できる。
【０１３２】
【数２４】
2011012965.tif 000026
【０１３３】
従って、自車７００がＣｙ軸に到達したときの基準区画線からの距離ｙ２は（２５）式で計算できる。
【０１３４】
【数２５】
2011012965.tif 000027
【０１３５】
なお、点線７０４は、基準区画線からの距離がｙ２で一定の位置を示す。
【０１３６】
以上説明したように、曲線路においても、座標変換しながら基準区画線までの距離を求めることが可能となる。なお、ｎ回目の座標変換に伴う計算式は（２６）式から（３０）式で表すことができる。
【０１３７】
【数２６】
2011012965.tif 000028
【０１３８】
【数２７】
2011012965.tif 000029
【０１３９】
【数２８】
2011012965.tif 000030
【０１４０】
【数２９】
2011012965.tif 000031
【０１４１】
【数３０】
2011012965.tif 000032
【０１４２】
図８は、片側２車線の右方向に旋回する道路において、自車８００が左車線から右車線に点線矢印８０１の軌跡を描いて車線変更した場合を示す図である。
【０１４３】
図８においては、自車８００がＡｙ軸に到達したときに、第一の軌跡が無効になったと想定している。なお、Ａｙ軸，Ｂｙ軸，Ｃｙ軸は道路と垂直になす方向にとり、Ａｘ軸，Ｂｘ軸，Ｃｘ軸はそれぞれＡｙ軸，Ｂｙ軸，Ｃｙ軸と垂直になす方向（道路の接線方向）にとる。
【０１４４】
まず、自車８００がＡｙ軸に到達したときに、第一の軌跡が無効になると、自律航法の初期化を実施する（処理５１１）。このとき、矢印８１０は、進行方向推定手段７により推定された自車の進行方向であり、道路とのなす角がθ０であるため、このθ０を自律航法の初期方位とする。また、一番左の区画線を基準区画線に設定し、この基準区画線からの距離をｙとすると、第一の軌跡の前回値から求めた基準区画線からの距離ｙ０を自律航法の初期位置とする。なお、点線８０２は、基準区画線からの距離がｙ０で一定の位置を示す。
【０１４５】
次に、自車８００がＢｙ軸に到達したときの基準区画線からの距離ｙ１を算出する。Ａｙ軸上の道路の曲率半径Ｒ０，Ａｙ軸からＢｙ軸までの距離Ｃ１（自車８００の車速を積分して算出する）を用いて、Ａｙ軸とＢｙ軸のなす角α１は（３１）式で計算できる。
【０１４６】
【数３１】
2011012965.tif 000033
【０１４７】
Ａｙ軸とＢｙ軸のなす角α１が十分に小さいと仮定すると、Ｂｙ軸上におけるＡｘ軸と車両８００の走行軌跡８０１との距離Ｎ１は（３２）式で計算できる。
【０１４８】
【数３２】
2011012965.tif 000034
【０１４９】
また、同様に、Ａｙ軸とＢｙ軸のなす角α１が十分に小さいと仮定すると、Ｂｙ軸上におけるＡｘ軸とＢｘ軸との距離Ｍ１は（３３）式で計算できる。
【０１５０】
【数３３】
2011012965.tif 000035
【０１５１】
従って、自車８００がＢｙ軸に到達したときの基準区画線からの距離ｙ１は（３４）式で計算できる。
【０１５２】
【数３４】
2011012965.tif 000036
【０１５３】
なお、点線８０３は、基準区画線からの距離がｙ１で一定の位置を示す。
【０１５４】
次に、自車８００がＣｙ軸に到達したときの基準区画線からの距離ｙ２を算出する。Ｂｙ軸上の道路の曲率半径Ｒ１，Ｂｙ軸からＣｙ軸までの距離Ｃ２（自車８００の車速を積分して算出する）を用いて、Ｂｙ軸とＣｙ軸のなす角α２は（３５）式で計算できる。
【０１５５】
【数３５】
2011012965.tif 000037
【０１５６】
Ｂｙ軸とＣｙ軸のなす角α２が十分に小さいと仮定すると、Ｃｙ軸上におけるＢｘ軸と車両８００の走行軌跡８０１との距離Ｎ２は、Ｂｙ軸における自律航法の道路に対する方位θ１を用いて（３６）式で計算できる。
【０１５７】
【数３６】
2011012965.tif 000038
【０１５８】
なお、自律航法の道路に対する方位θ１は、車両８００がＢｙ軸からＣｙ軸に到達するまでに方位検出手段５により検出された方位変化量δ１を用いて（３７）式で計算できる。
【０１５９】
【数３７】
2011012965.tif 000039
【０１６０】
また、同様に、Ｂｙ軸とＣｙ軸のなす角α２が十分に小さいと仮定すると、Ｃｙ軸上におけるＢｘ軸とＣｘ軸との距離Ｍ２は（３８）式で計算できる。
【０１６１】
【数３８】
2011012965.tif 000040
【０１６２】
従って、自車８００がＣｙ軸に到達したときの基準区画線からの距離ｙ２は（３９）式で計算できる。
【０１６３】
【数３９】
2011012965.tif 000041
【０１６４】
なお、点線８０４は、基準区画線からの距離がｙ２で一定の位置を示す。
【０１６５】
以上説明したように、曲線路においても、座標変換しながら基準区画線までの距離を求めることが可能となる。なお、ｎ回目の座標変換に伴う計算式は（４０）式から（４４）式で表すことができる。
【０１６６】
【数４０】
2011012965.tif 000042
【０１６７】
【数４１】
2011012965.tif 000043
【０１６８】
【数４２】
2011012965.tif 000044
【０１６９】
【数４３】
2011012965.tif 000045
【０１７０】
【数４４】
2011012965.tif 000046
【０１７１】
図９は、片側２車線の右方向に旋回する道路において、自車９００が左車線から右車線に点線矢印９０１の軌跡を描いて車線変更した場合を示す図である。
【０１７２】
図９においては、自車９００がＡｙ軸に到達したときに、第一の軌跡が無効になったと想定している。なお、Ａｙ軸，Ｂｙ軸，Ｃｙ軸は道路と垂直になす方向にとり、Ａｘ軸，Ｂｘ軸，Ｃｘ軸はそれぞれＡｙ軸，Ｂｙ軸，Ｃｙ軸と垂直になす方向（道路の接線方向）にとる。
【０１７３】
まず、自車９００がＡｙ軸に到達したときに、第一の軌跡が無効になると、自律航法の初期化を実施する（処理５１１）。このとき、矢印９１０は、進行方向推定手段７により推定された自車の進行方向であり、道路とのなす角がθ０であるため、このθ０を自律航法の初期方位とする。また、一番左の区画線を基準区画線に設定し、この基準区画線からの距離をｙとすると、第一の軌跡の前回値から求めた基準区画線からの距離ｙ０を自律航法の初期位置とする。なお、点線９０２は、基準区画線からの距離がｙ０で一定の位置を示す。
【０１７４】
次に、自車９００がＢｙ軸に到達したときの基準区画線からの距離ｙ１を算出する。Ａｙ軸上の道路の曲率半径Ｒ０，Ａｙ軸からＢｙ軸までの距離Ｃ１（自車９００の車速を積分して算出する）を用いて、Ａｙ軸とＢｙ軸のなす角α１は（４５）式で計算できる。
【０１７５】
【数４５】
2011012965.tif 000047
【０１７６】
Ａｙ軸とＢｙ軸のなす角α１が十分に小さいと仮定すると、Ｂｙ軸上におけるＡｘ軸と車両９００の走行軌跡９０１との距離Ｎ１は（４６）式で計算できる。
【０１７７】
【数４６】
2011012965.tif 000048
【０１７８】
また、同様に、Ａｙ軸とＢｙ軸のなす角α１が十分に小さいと仮定すると、Ｂｙ軸上におけるＡｘ軸とＢｘ軸との距離Ｍ１は（４７）式で計算できる。
【０１７９】
【数４７】
2011012965.tif 000049
【０１８０】
従って、自車９００がＢｙ軸に到達したときの基準区画線からの距離ｙ１は（４８）式で計算できる。
【０１８１】
【数４８】
2011012965.tif 000050
【０１８２】
なお、点線９０３は、基準区画線からの距離がｙ１で一定の位置を示す。
【０１８３】
次に、自車９００がＣｙ軸に到達したときの基準区画線からの距離ｙ２を算出する。Ｂｙ軸上の道路の曲率半径Ｒ１，Ｂｙ軸からＣｙ軸までの距離Ｃ２（自車９００の車速を積分して算出する）を用いて、Ｂｙ軸とＣｙ軸のなす角α２は（４９）式で計算できる。
【０１８４】
【数４９】
2011012965.tif 000051
【０１８５】
Ｂｙ軸とＣｙ軸のなす角α２が十分に小さいと仮定すると、Ｃｙ軸上におけるＢｘ軸と車両９００の走行軌跡９０１との距離Ｎ２は、Ｂｙ軸における自律航法の道路に対する方位θ１を用いて（５０）式で計算できる。
【０１８６】
【数５０】
2011012965.tif 000052
【０１８７】
なお、自律航法の道路に対する方位θ１は、車両９００がＢｙ軸からＣｙ軸に到達するまでに方位検出手段５により検出された方位変化量δ１を用いて（５１）式で計算できる。
【０１８８】
【数５１】
2011012965.tif 000053
【０１８９】
また、同様に、Ｂｙ軸とＣｙ軸のなす角α２が十分に小さいと仮定すると、Ｃｙ軸上におけるＢｘ軸とＣｘ軸との距離Ｍ２は（５２）式で計算できる。
【０１９０】
【数５２】
2011012965.tif 000054
【０１９１】
従って、自車９００がＣｙ軸に到達したときの基準区画線からの距離ｙ２は（５３）式で計算できる。
【０１９２】
【数５３】
2011012965.tif 000055
【０１９３】
なお、点線９０４は、基準区画線からの距離がｙ２で一定の位置を示す。
【０１９４】
以上説明したように、曲線路においても、座標変換しながら基準区画線までの距離を求めることが可能となる。なお、ｎ回目の座標変換に伴う計算式は（５４）式から（５８）式で表すことができる。
【０１９５】
【数５４】
2011012965.tif 000056
【０１９６】
【数５５】
2011012965.tif 000057
【０１９７】
【数５６】
2011012965.tif 000058
【０１９８】
【数５７】
2011012965.tif 000059
【０１９９】
【数５８】
2011012965.tif 000060
【０２００】
図６から図９において説明した方法では、計算周期を短くすることで演算誤差が小さくなるため、例えば、演算周期は１００ｍｓ以下であることが望ましい。また、演算周期を短くするとＭ（ｎ）の項が非常に小さい値となるため、Ｍ（ｎ）の項を無視してｙ（ｎ）を求める方式としてもよい。
【０２０１】
次に、図１０を用いて、車線判定装置１００における車線判定処理の具体例について、所定の道路状況に当てはめて説明する。
【０２０２】
図１０は、片側２車線の右方向に旋回する道路において、自車１０００が右車線から左車線に点線矢印１００１の軌跡を描いて車線変更した場合を示す図である。
【０２０３】
図１０において、Ｄ１は車両中心から左に見える区画線までの距離、Ｄ２は車両中心から右に見える区画線までの距離であり、自車１０００が左車線に存在する場合と右車線に存在する場合では対象となる区画線が異なる。また、一番左の区画線から自車１０００までの距離をｙで表す。また、Ｗは車線幅であり、道路形状取得手段１２により取得してもよいが、Ｄ１とＤ２を足した値を採用してもよい。
【０２０４】
まず、自車１０００が地点Ａに存在するとき、自車１０００は道路に沿って平行に走行していると判定され（処理５０３でＹＥＳ，自律航法初期化フラグ１０１１がＯＮ）、自律航法の初期化処理を実施する（処理５０４）。このとき、Ｄ２のみが有効であるため（Ｄ１は破線の切れ目のため検出できず）、Ｄ２を用いて第一の軌跡１０１４を算出し（処理５０２）、自律航法の位置をｙ５に、方位を第一の軌跡１０１４で求めた方位に設定すると、自律航法で算出した軌跡は図６から図９で説明した方法を用いると第二の軌跡１０１５のようになる（処理５０７）。ここで、車線位置１０１９の前回の計算値は２（右車線）であるため、ｙ５はｙ１に車線幅Ｗを足し合わせて算出する（ｙ５＝ｙ１＋Ｗ）。更に、第一の軌跡１０１４が有効であるため（処理５０８でＹＥＳ）、第三の軌跡１０１７に第一の軌跡１０１４を代入し（処理５０９）、自車が走行している車線を判定する（処理５１４）。この場合、ｙ５＞Ｗであるため、自車が走行している車線は車線位置１０１９で示すように２（右車線）となる。また、自車１０００が地点Ａから地点Ｂに達するまでは道路に沿って平行に走行していると判定（自律航法初期化フラグ１０１１がＯＮ）されるため、その後の処理は地点Ａに存在する場合と同じである。なお、自車１０００が地点Ａから地点Ｂに達する途中でＤ１が有効となるが、Ｄ２のほうが連続して検出しているため、Ｄ２を優先して第一の軌跡１０１４を算出する。ただし、Ｄ１が所定の演算回数以上（例えば５回以上）連続して検出できた場合にはＤ１に切り替えて第一の軌跡１０１４を算出してもよい。
【０２０５】
次に、自車１０００が地点Ｂに到達すると、自車１０００は車線変更動作を開始しているため、道路に沿って平行に走行していないと判定され（処理５０３でＮＯ）、自律航法初期化フラグ１０１１がＯＦＦになる。そして、自車１０００が地点Ｃに到達するまではＤ１，Ｄ２がそれぞれ変化するが、第一の軌跡１０１４が有効であるため（処理５０８でＹＥＳ）、第三の軌跡１０１７に第一の軌跡１０１４を代入し（処理５０９）、自車が走行している車線を判定する（処理５１４）。従って、地点ＡからＣまでは第一の軌跡１０１４と第三の軌跡１０１７は同一である。
【０２０６】
次に、自車１０００が地点Ｃに到達して、Ｄ１とＤ２が無効になると（処理５０８でＮＯ）、自律航法初期化フラグ１０１１がＯＮになり第一の軌跡１０１４を用いて自律航法を初期化（処理５１１）した後に、第二の軌跡１０１５で第三の軌跡１０１７を外挿する（処理５１２）。更に、自車１０００が地点Ｄに到達すると、第三の軌跡１０１７が車線幅Ｗより小さくなるため、自車が走行している車線位置１０１９は１（左車線）に変化する（処理５１４）。
【０２０７】
次に、自車１０００が地点Ｅに到達して、Ｄ１とＤ２が再び有効になると（処理５０８でＹＥＳ）、第三の軌跡１０１７は第一の軌跡１０１４に戻すため（処理５０９）、第二の軌跡１０１５に誤差があった場合、領域１０１８のように第三の軌跡１０１７がジャンプする。
【０２０８】
次に、自車１０００が地点Ｆに到達すると、自車１０００は道路に沿って平行に走行していると判定され（処理５０３でＹＥＳ）、自律航法初期化フラグ１０１１が再びＯＮになり、自律航法を初期化する（処理５０４）。このとき第二の軌跡１０１５に誤差があった場合、領域１０１６のように第二の軌跡１０１５がジャンプする。
【０２０９】
その後、自車１０００が地点Ｇに到達するまでは自車１０００は道路に沿って平行に走行していると判定（自律航法初期化フラグ３１１がＯＮ）される。
【０２１０】
以上説明したように、自車から区画線までの距離と道路形状を考慮した自律航法を組合せることで、正確な走行軌跡を途切れなく描くことが可能となり、自車の走行車線を迅速且つ正確に判定することが出来る。
【０２１１】
なお、図１０においては、片側２車線道路における例を示したが、車線数は３車線以上でも適用可能であり、左車線から右車線への車線変更の際にも適用できることは言うまでもない。
【０２１２】
また、合流や分岐の前後においては、区画線の種別が変則的になる場合が多いため、処理５１３による線種判別に基づく車線判定処理は実施しないことが望ましい。具体的には、合流や分岐の前後の所定距離間（例えば２００ｍ）は処理５１３は実施しない。ただし、道路形状取得手段１２により合流や分岐の前後における区画線の種別が取得できている場合はこの限りではない。
【０２１３】
次に、図１１を用いて、車線判定装置１００における情報報知処理の具体例について説明する。
【０２１４】
図１１（ａ）は、自車が片側３車線道路を走行している際に、画面１１００に道路１１０１上を走行する自車のカーマーク１１０２を表示し、更に、自車がどの車線を走行しているかを示すインジケータ１１０３を表示している場合を示す図である。
【０２１５】
インジケータ１１０３は、自車が片側３車線道路のどの車線を走行しているかを示しており、車線判定処理５１４の処理結果に基づいて自車のカーマーク１１０４を表示する。この場合、車線判定処理５１４により自車が第２車線（左から２車線目）を走行中であると判定されたため、自車のカーマーク１１０４を第２車線に表示している。
【０２１６】
同様に、図１１（ｂ）は、自車が片側３車線道路を走行している際に、画面１１１０に道路１１１１上を走行する自車のカーマーク１１１２を表示し、更に、自車がどの車線を走行しているかを示すインジケータ１１１３を表示している場合を示す図である。
【０２１７】
インジケータ１１１３は、自車が片側３車線道路のどの車線を走行しているかを示しており、車線判定処理５１４の処理結果に基づいて自車の走行している車線をハッチング１１１４として表示する。この場合、車線判定処理５１４により自車が第２車線（左から２車線目）を走行中であると判定されたため、ハッチング１１１４を第２車線に表示している。
【０２１８】
また、インジケータ１１０３およびインジケータ１１１３は、区画線認識手段２による認識結果や第三の軌跡算出手段９の算出結果に基づいて表示する／表示しないを切り替える。具体的には、所定時間以上（例えば５秒以上）区画線認識手段２により区画線が認識できなかった場合や、所定時間以上（例えば５秒以上）区画線の上（各車線の境界上）を走行した場合はインジケータの表示を中止する。前者は、区画線認識手段２により区画線が認識できないと自律航法のみで第三の軌跡を算出し続けることになり、自律航法の誤差が拡大するためにインジケータの表示を中止する。後者は、区画線の上（各車線の境界上）を走行中の場合には車線位置が左右にハンチングする可能性が高いため、インジケータの表示を中止する。
【０２１９】
なお、インジケータ１１０３およびインジケータ１１１３においては、自車の現在の走行車線を自車のカーマーク１１０４やハッチング１１１４で表示するのではなく、ナビゲーションの経路案内に基づいてこの先の分岐や交差点などを通過する際に最も適した車線を自車のカーマーク１１０４やハッチング１１１４を点滅表示するなどして乗員に報知する方式としてもよい。例えば、片側３車線の高速道路を走行中に、この先に左に分岐する道路があり、ナビゲーションによる経路案内も左に分岐している場合、インジケータ１１１３の第１車線（一番左の車線）をハッチング１１１４で点滅表示する。これにより、乗員は事前に適した走行車線を知ることができるため、安心感が向上する。
【０２２０】
また、上記を実現するためには、ナビゲーションの経路案内を開始する際に、あらかじめ適切な車線位置も含めて誘導経路を作成することが望ましく、更には、ＶＩＣＳ（道路交通情報通信システム）などから交通情報を取得して、交通渋滞や工事による車線規制にも対応して車線位置を含めた誘導経路を作成することが望ましい。
【０２２１】
以上説明したように、画面を用いて乗員に情報を報知することで、乗員の安心感や快適性を向上することができる。
【０２２２】
以上のように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の様態で実施することができる。
【０２２３】
以上によれば、片側複数車線道路に設置された区画線を検出して、この区画線と自車との相対関係及び道路形状を考慮した自律航法により算出した自車の走行軌跡に基づいて自車が走行している車線を判定しているので、走行車線を判定するまでに必要な走行距離を特許文献２の方法より短くすることができ、走行距離に応じて累積される誤差を小さくすることができる。更に、区画線が検出できない場合にも、道路形状を考慮した自律航法により自車の走行軌跡を補間することで、特許文献３の方法では実現できなかったカーブなどの曲線路で車線変更する場合の車線判定が可能となる。従って、正確な車線判定が可能なため、ナビゲーションシステムによる高度な経路誘導が可能になる。
【符号の説明】
【０２２４】
１００  車線判定装置
３００，６００，７００，８００，９００，１０００  自車
３０１，６０１，７０１，８０１，９０１，１００１  走行軌跡
【図１】
2011012965.tif 000061
【図２】
2011012965.tif 000062
【図３】
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【図４】
2011012965.tif 000064
【図５】
2011012965.tif 000065
【図６】
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【図７】
2011012965.tif 000067
【図８】
2011012965.tif 000068
【図９】
2011012965.tif 000069
【図１０】
2011012965.tif 000070
【図１１】
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