(57)【要約】【課題】撮像手段の消耗や電力消費の増大を抑制しつつ、自車両の現在位置を適切に補正することが可能な車両用現在位置特定装置を提供すること。【解決手段】自車両の現在位置を特定する現在位置特定手段（１１、２０、３０）と、自車両周辺の補正基準物を撮像可能な撮像手段（５０）と、補正基準物の位置を含む地図情報を記憶した地図情報記憶手段（４０）と、現在位置特定手段により特定された自車両の現在位置を用いて地図情報を検索することにより自車両前方の所定領域内に補正基準物が存在するか否かを判定する検索判定手段（１２）と、検索判定部により所定領域内に補正基準物が存在すると判定された場合に、撮像手段を作動させ、撮像手段により撮像された補正基準物に基づき現在位置特定手段により特定された自車両の現在位置を補正する現在位置補正手段（１３）と、を備える車両用現在位置特定装置（１）。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両の現在位置を特定する現在位置特定手段と、
自車両周辺の補正基準物を撮像可能な撮像手段と、
前記補正基準物の位置を含む地図情報を記憶した地図情報記憶手段と、
前記現在位置特定手段により特定された自車両の現在位置を用いて前記地図情報を検索することにより自車両前方の所定領域内に前記補正基準物が存在するか否かを判定する検索判定手段と、
該検索判定部により前記所定領域内に前記補正基準物が存在すると判定された場合に、前記撮像手段を作動させ、該撮像手段により撮像された補正基準物に基づき前記現在位置特定手段により特定された自車両の現在位置を補正する現在位置補正手段と、
を備える車両用現在位置特定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用現在位置特定装置であって、
前記現在位置補正手段は、前記自車両の現在位置の補正を行なった後に、前記撮像手段の作動を停止させる手段である、
車両用現在位置特定装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の車両用現在位置特定装置であって、
前記補正基準物は、高速道路の分岐点における路面標示である、
車両用現在位置特定装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の車両用現在位置特定装置であって、
前記補正基準物は、一時停止位置の手前に存在する路面標示である、
車両用現在位置特定装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の車両用現在位置特定装置であって、
前記補正基準物は、多車線道路における道路区画線である、
車両用現在位置特定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自車両の現在位置を特定する車両用現在位置特定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＧＰＳ（Global  Positioning  System）やＩＮＳ（Inertial  Navigation  System）、マップマッチング等により自車両の現在位置を特定し、これを用いて、種々のサービスを乗員に提供したり、車両制御に用いられる情報提供をしたりするナビゲーション装置が広く利用されている。
【０００３】
こうしたナビゲーション装置においては、主としてＧＰＳの精度の低さに起因する現在位置特定の精度の低さが、今なお問題となっている。この問題は、現在位置を用いたサービス提供や車両制御の正確さを低下させるという二次的問題を生じせしめるものである。
【０００４】
具体例を挙げると、高速道路の分岐点から退出する際に自動的にシフトダウン制御を行なう場合、現在の現在位置特定の精度では、本線を走行しているのか、退出路を走行しているのかを明確に特定できないため、シフトダウン制御の開始タイミングが遅れがちとなるという問題が生じる。また、一時停止位置に接近する際に注意喚起や自動制動制御を行なう場合も、注意喚起のタイミングが不適切となったり、自車両が一時停止位置手前の適切な位置で停止できなかったりするという問題が生じる。
【０００５】
これに対し、ＲＴＫ−ＧＰＳ（リアルタイムキネマティック法によるＧＰＳ測量）等の基準点測量を伴う現在位置特定手法を用いて現在位置特定の精度を向上させることも考えられるが、現在位置の特定に要する時間が長くなる等の原因により、現状では車載装置としての実用化は困難である。
【０００６】
一方、赤外線カメラにより路面標示物を撮像してＨＵＤ（Head  Up  Display）技術によりにより乗員に表示する装置についての発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−６７３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載の装置の如く路面標示物等を撮像し、撮像画像解析により路面標示物等と自車両との位置関係を把握することにより、自車両の現在位置を補正することができる。しかしながら、撮像手段を作動させる作動時間が増加すれば、撮像手段が早く消耗したり、電力消費が増大するという新たな問題が生じる。また、これに応じて撮像手段の耐久性を高いものにすると、コスト負担が増大することとなる。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、撮像手段の消耗や電力消費の増大を抑制しつつ、自車両の現在位置を適切に補正することが可能な車両用現在位置特定装置を提供することを、主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、自車両の現在位置を特定する現在位置特定手段と、自車両周辺の補正基準物を撮像可能な撮像手段と、補正基準物の位置を含む地図情報を記憶した地図情報記憶手段と、現在位置特定手段により特定された自車両の現在位置を用いて地図情報を検索することにより自車両前方の所定領域内に補正基準物が存在するか否かを判定する検索判定手段と、検索判定部により所定領域内に補正基準物が存在すると判定された場合に、撮像手段を作動させ、撮像手段により撮像された補正基準物に基づき現在位置特定手段により特定された自車両の現在位置を補正する現在位置補正手段と、を備える車両用現在位置特定装置である。
【００１０】
この本発明の一態様によれば、自車両前方の所定領域内に補正基準物が存在する場合に、撮像手段を作動させ、撮像手段により撮像された補正基準物に基づき現在位置特定手段により特定された自車両の現在位置を補正するから、撮像手段の消耗を抑制しつつ、自車両の現在位置を適切に補正することができる。
【００１１】
本発明の一態様において、現在位置補正手段は、自車両の現在位置の補正を行なった後に、撮像手段の作動を停止させる手段であることが望ましい。
【００１２】
また、本発明の一態様において、補正基準物は、高速道路の分岐点における路面標示であってもよいし、一時停止位置の手前に存在する路面標示であってもよいし、多車線道路における道路区画線であってもよい。これらのうち複数が選択されてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、撮像手段の消耗や電力消費の増大を抑制しつつ、自車両の現在位置を適切に補正することが可能な車両用現在位置特定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。
【実施例】
【００１５】
以下、本発明の第１実施例に係る車両用現在位置特定装置１について説明する。図１は、車両用現在位置特定装置１の全体構成の一例を示す図である。車両用現在位置特定装置１は、車載ナビゲーション装置の制御主体であるナビゲーションコンピューター１０を中心として構成され、ＧＰＳ受信機２０と、ＩＮＳセンサー３０と、メモリ４０と、カメラ５０と、入出力装置６０と、を備える。
【００１６】
ナビゲーションコンピューター１０は、例えば、ＣＰＵを中心としてＲＯＭやＲＡＭ等がバスを介して相互に接続されたコンピューターユニットであり、その他、ＨＤＤ（Hard  Disc  Drive）やＤＶＤ（Digital  Versatile  Disk）等の記憶媒体やＩ／Ｏポート、タイマー、カウンター等を備える。ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。また、ナビゲーションコンピューター１０は、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵがＲＡＭ上に展開（ロード）して実行することにより機能する主要な機能ブロックとして、現在位置特定部１１と、検索判定部１２と、現在位置補正部１３と、経路案内部１４と、を備える。
【００１７】
ＧＰＳ受信機２０は、ＧＰＳ衛星から衛星の軌道と時刻のデータを含む電波信号を受信する。ＩＮＳセンサー３０は、鉛直軸周りの車両の角速度（ヨーレート）を検出するヨーレートセンサー、及びＧセンサーを含む。ＧＰＳ受信機２０の受信信号やＩＮＳセンサー３０の出力値は、多重通信回線等を介し、ＣＡＮ（Controller  Area  Network）やＢＥＡＮ、ＡＶＣ−ＬＡＮ、ＦｌｅｘＲａｙ等の適切な通信プロトコルを用いて、ナビゲーションコンピューター１０に出力される。
【００１８】
現在位置特定部１１は、基本的には、ＧＰＳ受信機２０の受信信号の時間差に基づく演算により自車両の現在位置（緯度、経度、高度）を特定する。また、ＧＰＳ衛星からの電波信号の受信状態が良好でないときには、ＩＮＳセンサー３０の出力値を用いて現在位置特定を補完する。更に、マップマッチング等の手法により現在位置の特定を補完してもよい。
【００１９】
メモリ４０は、ＨＤＤ（Hard  Disc  Drive）やＤＶＤ（Digital  Versatile  Disk）等の記憶媒体であり、地図情報を格納する。当該地図情報には、交差点等を表すノード、及び各ノードを連結するリンクの形式により道路形状が記憶されている。各リンクには、当該区間における車線数や道路幅員、道路勾配等の情報が付随して記憶されている。また、以下に説明する補正基準物の座標が併せて記憶されている。
【００２０】
補正基準物とは、カメラ５０により撮像可能な物体であって、現在位置特定部１１により特定された現在位置よりも高精度で現在位置を特定すべき特定の場所、或いは現在位置に対して何らかの付加情報を付与すべき特定の場所に存在するものである。例えば、高速道路の分岐点における路面標示（通常の破線よりも太い破線で描画された道路区画線等）、一時停止位置の手前に存在する路面標示（菱形の路面標示等）、多車線道路における道路区画線等が該当する。
【００２１】
高速道路の分岐点においては、自車両が退出路に進行したことを検知して自動シフトダウン制御を行なう等、自車両の現在位置を用いた応用制御が行なわれる場合がある。ところが、高速道路の分岐点は退出路が徐々に本線から乖離していく構造となっているため、現在のＧＰＳの精度では、自車両が退出路を走行しているのか、本線を走行しているのかを迅速に検知することができない。また、ＩＮＳセンサー３０の出力値を参照しても、検出されるヨーレートが小さいため、自車両が退出路を走行しているのか、本線を走行しているのかを確実に検知することは困難である。従って、高速道路の分岐点においては、現在位置特定部１１により特定された現在位置よりも高精度で現在位置を特定する必要性が存在する。
【００２２】
一時停止位置においても、自車両を一時停止位置の手前で自動停止させる制御や、一時停止位置に関する注意喚起を行なう等、自車両の現在位置を用いた応用制御が行なわれる場合がある。ところが、現在のＧＰＳの精度では、自車両が一時停止位置の何［ｍ］手前を走行しているかを正確に検知することが困難である。従って、一時停止位置の手前においても、現在位置特定部１１により特定された現在位置よりも高精度で現在位置を特定する必要性が存在する。
【００２３】
多車線道路においても、車載ナビゲーション装置の本来的機能である経路案内部１４の経路案内の過程で、例えば前方に交差点が存在する場合の前段階として、「右端車線を走行してください」、「中央車線を走行してください」、「左端車線を走行してください」等のアナウンスをする場合がある。ところが、現在のＧＰＳの精度では、自車両がどの車線を走行しているかを正確に検知することが困難である。従って、多車線道路においても、現在位置特定部１１により特定された現在位置よりも高精度で現在位置を特定する必要性が存在する。
【００２４】
検索判定部１２は、現在位置特定部１１により特定された自車両の現在位置を用いて地図情報を検索することにより自車両前方の所定領域（例えば、数百［ｍ］等）内に補正基準物が存在するか否かを判定し、所定領域内に補正基準物が存在しない場合は、現在位置特定部１１により特定された自車両の現在位置を、最終的な現在位置としてＲＡＭの所定アドレスに格納する。一方、所定領域内に補正基準物が存在する場合は、現在位置補正部１３に補正指示を行なう。
【００２５】
現在位置補正部１３は、検索判定部１２から補正指示があったとき、すなわち、自車両前方に補正基準物が存在する場合に限り、カメラ５０を作動させると共にその撮像画像を解析して自車両の現在位置を補正する。なお、「補正」とは、自車両の現在位置を書き換えることに限らず、何らかの付加情報を付与することであってもよい。例えば、自車両が退出路を走行しているのか、本線を走行しているのかについてのフラグ、一時停止位置までの距離、走行車線等の情報を、現在位置特定部１１により特定された自車両の現在位置と共に、上記ＲＡＭの所定アドレスに格納することであってもよい。
【００２６】
カメラ５０は、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled  Device）やＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）等の撮像素子を有するカメラであり、車両周辺を撮像可能な位置に配設される。例えば、ウインドシールド中央上部に配設されて車両前方下向きを撮像範囲とするものであってもよいし、車体後部のバンパーやナンバープレート周辺等に配設されて車両後方下向きを撮像範囲とするものであってもよい。カメラ５０の撮像画像は、例えばＮＴＳＣ（National  Television  Standards  Committee）等のインターレース方式により生成される画像信号としてナビゲーションコンピューター１０に送信される。
【００２７】
高速道路の分岐点においては、分岐点特有の太い破線で描画された道路区画線（以下、太破線と称する）についての跨ぎ判定を行なって、当該判定結果、及び地図情報を参照して自車両の現在位置を補正する。この結果、自車両が退出路を走行しているのか、本線を走行しているのかをより確実に検知することができ、前述した自動シフトダウン制御等を適切に行なうことができる。
【００２８】
図２は、跨ぎ判定を行なう手法の一例について説明するための図である。なお、本図においては、カメラ５０が車両後方下向きを撮像範囲とすることを前提とする。跨ぎ判定は、まず、カメラ５０の撮像画像の下部領域を適当に３等分し、車両後部左側から右側に向けて、それぞれ領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃと定義する。ここで、そして、太破線がまず領域Ａで検出され、次に領域Ｂで検出され、最後に領域Ｃで検出されたとすると、自車両が退出路に進行したと判定することができる。
【００２９】
一時停止位置の手前においては、カメラ５０の撮像画像においてパターンマッチング処理等を行なって、例えば菱形の路面標示を認識する。そして、撮像された菱形の路面標示と自車両との相対位置を、画像上の路面標示の位置、及びカメラ５０の設置パラメータ（ロール、パン、ピッチ、設置された高さ、焦点距離等）から導出し、これと地図情報に収録された菱形と一時停止位置との距離を用いて、自車両から一時停止位置までの距離を特定する。この結果、自車両が一時停止位置の何［ｍ］手前を走行しているのかをより確実に検知することができ、前述した自動停止制御や注意喚起を適切に行なうことができる。
【００３０】
多車線道路においては、カメラ５０の撮像画像において特徴点抽出処理やハフ変換等の直線抽出処理、パターンマッチング処理等を行なって、自車両の両側に延在する道路区画線の種類（実線、破線、太破線等の別）を判別する。これを用いて地図情報に含まれる車線数情報を参照することにより、自車両が走行している車線を特定することができる。この結果、よりユーザーフレンドリーな経路案内を行なうことができる。
【００３１】
ここで、このような補正処理を常時行なうことも考えられる。ところが、カメラ５０として用いられるＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラにおいては、撮像素子の消耗という問題点が存在する。撮像素子を耐久性の高いものにして、カメラ５０の耐久性を車両の寿命よりも長く設定することは可能であるが、装置のコストや電力消費が増大し、ひいてはエネルギー効率が悪化するという新たな問題が生じる。
【００３２】
こうした問題は、カメラ５０が公知のＬＫＡ（Lane  Keeping  Assist）やバックガイドモニター等の車両制御システムに使用されるカメラと共用される場合でも、同様に生じ得る。これらの制御システムにおいても、カメラを常時作動させるとは限らないからである。
【００３３】
そこで、本実施例の車両用現在位置特定装置１では、カメラ５０の作動を、自車両前方に補正基準物が存在する場面、換言すると、現在位置の補正が必要とされる場面に限定している。これにより、カメラ５０の消耗や電力消費の増大を抑制しつつ、自車両の現在位置を適切に補正することができる。
【００３４】
従って、カメラ５０は、自車両前方に補正基準物が存在するときに作動した後、然るべきタイミングで停止するように制御される。図３は、カメラ５０の作動及び停止に関する制御を具体的に示すフローチャートの一例である。本フローは、ナビゲーションコンピューター１０により繰り返し実行される。なお、「停止」とは、電力供給を完全に遮断することであってもよいし、電力を供給しつつ撮像動作のみを停止することであってもよい。
【００３５】
まず、現在位置特定部１１が、前述の如く現在位置を特定する（Ｓ１００）。
【００３６】
次に、検索判定部１２が、自車両前方の地図情報を読み込み（Ｓ１０２）、補正基準物を検索する（Ｓ１０４）。そして、今回のルーチンにおいて初めて補正基準物を発見したか否かを判定する（Ｓ１０６）。なお、前回のルーチンにおいて既に発見されていた補正基準物を再度発見した場合は除かれる。
【００３７】
今回のルーチンにおいて初めて補正基準物を発見した場合は、自車両と補正基準物との距離ｄ０を算出する（Ｓ１０８）。距離ｄ０は、例えば、地図情報における補正基準物の座標と、現在位置特定部１１が特定した自車両の現在位置との差分により求めることができる。なお、本算出を行なった時刻がＲＡＭ等に一時記憶される。
【００３８】
そして、今回のルーチン又は前回以前のルーチンにおいて距離ｄ０が算出された時点からの走行距離ｄｔを算出し（Ｓ１１０）、補正基準物までの距離ｄを、距離ｄ０と走行距離ｄｔとの差を求めることにより算出する（Ｓ１１２）。ここで走行距離ｄｔは、車速センサーが検出する車速の積分値を用いてもよいし、車速センサーの出力するパルスにタイヤの一周分の長さを乗じてもよい。
【００３９】
補正基準物までの距離ｄを算出すると、距離ｄを通過後の閾値ｄ１、通過前の閾値ｄ２と夫々比較して（Ｓ１１４）、距離ｄが、通過後の閾値ｄ１以上、且つ通過前の閾値ｄ２以下である場合には、カメラ５０を作動させて（Ｓ１１６）、本フローのルーチンを終了する。従って、自車両が補正基準物に接近して通過前の閾値ｄ２（特許請求の範囲における「所定領域」の大きさに相当する）以内の距離となったときに、カメラ５０が作動することとなる。
【００４０】
一方、距離ｄが、通過後の閾値ｄ１未満、或いは通過前の閾値ｄ２を超える場合には、カメラ５０を停止させる。従って、未だ補正基準物から閾値ｄ２以内に至っていないときや、カメラ５０の作動後、更に走行して閾値ｄ１未満となったときに、カメラ５０が停止することとなる。なお、閾値ｄ１は負の値であってもよい。なお、自車両が走行して距離ｄが閾値ｄ１未満となったか否かの判定は、Ｓ１０６において否定的な判定を得た場合に実効がある。
【００４１】
すなわち、Ｓ１０６において補正基準物を初めて発見しなかった場合、カメラ５０が作動しているか否かを判定する（Ｓ１２０）。カメラ５０が作動していない場合はカメラの停止状態を維持して（Ｓ１１８）本フローのルーチンを終了する。他方、カメラ５０が作動している場合（既に距離ｄが距離ｄ２以下となっていると考えられる）は、上記と同様にＳ１１０〜Ｓ１１４の処理を実行する。そして、距離ｄが通過後の閾値ｄ１未満である場合にカメラ５０を停止させて（Ｓ１１８）、本フローの１ルーチンを終了する。
【００４２】
以上の制御により、自車両が補正基準物に接近して所定距離（＝閾値ｄ２）以内となったときにカメラ５０が作動し、更に走行して閾値ｄ１未満となった（閾値ｄ１が負の場合は、通過して暫く走行した）ときにカメラ５０が停止することとなる。従って、カメラ５０の適切な作動制御が実現され、カメラ５０の消耗や電力消費の増大を抑制することができる。
【００４３】
図４は、高速道路の分岐点において、跨ぎ判定を加味した結果として特定される自車両の現在位置の推移を示す図である。本図においては、カメラ５０の作動及び停止を電源のオン／オフとして表現した。
【００４４】
自車両が走行して地点（１）から地点（２）に至ったときに、カメラ５０の電源がオン状態とされる。本図における太破線（＝補正基準物）から１５０［ｍ］が、図３のフローチャートにおける閾値ｄ２に相当する。
【００４５】
そのまま走行し、地点（３）辺りにおいて跨ぎ判定が行なわれる。跨ぎ判定の結果、本線を走行していると判定された場合には、自車両が本線を走行していることを前提に現在位置が特定され、地点（４ａ）に至ったときにカメラ５０の電源がオフの状態とされる。本図において、太破線の長さに１００ｍを加えたものに、マイナス１を乗じた値が、図３のフローチャートにおける閾値ｄ１に相当する。
【００４６】
一方、跨ぎ判定の結果、自車両が退出路を走行していることを前提に現在位置が特定され、地点（５ｂ）に至ったときにカメラ５０の電源がオフの状態とされる。
【００４７】
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
【００４８】
例えば、補正基準物は、実施例で列挙したものに限られず、実施例で述べた性質を有する全てのものが補正基準物となり得る。例えば、一時停止線、信号機、道路標識等が考えられる。
【００４９】
また、高速道路の分岐点の手前、一時停止位置の手前、多車線道路の全てにおいてカメラ５０を作動させて補正を行なう必要がなく、高速道路の分岐点の手前のみにおいてカメラ５０を作動させて補正を行なうものであってもよいし、その他の場面のみにおいてカメラ５０を作動させて補正を行なうものであってもよい。
【００５０】
また、検索判定部１２と現在位置補正部１３の機能を分離したものとして説明したが、同一の機能ブロック又はプログラムであっても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】車両用現在位置特定装置１の全体構成の一例を示す図である。
【図２】跨ぎ判定を行なう手法の一例について説明するための図である。
【図３】カメラ５０の作動及び停止に関する制御を具体的に示すフローチャートの一例である。
【図４】高速道路の分岐点において、跨ぎ判定を加味した結果として特定される自車両の現在位置の推移を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  車両用現在位置特定装置
１０  ナビゲーションコンピューター
１１  現在位置特定部
１２  検索判定部
１３  現在位置補正部
１４  経路案内部
２０  ＧＰＳ受信機
３０  ＩＮＳセンサー
４０  メモリ
５０  カメラ
６０  入出力装置
【図１】
2008145247.tif 000003
【図２】
2008145247.tif 000004
【図３】
2008145247.tif 000005
【図４】
2008145247.tif 000006