(57)【要約】【課題】空間の状況をより正確に表すことができる地図情報を提供する。【解決手段】環境地図情報Ｍは、空間内の複数の位置をそれぞれ表す位置情報と、複数の位置のそれぞれの状態量変化性であって、それぞれ対応する位置情報と関連付けられた状態量変化性と、複数の位置のそれぞれの状態量代表値であって、それぞれ対応する位置情報と関連付けられた状態量代表値と、を有する。状態量変化性は、対応する位置の状態量の時間に対する変化のしやすさを表す。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間内の複数の位置をそれぞれ表す位置情報と、
前記複数の位置のそれぞれの状態量変化性であって、それぞれ対応する前記位置情報と関連付けられた前記状態量変化性と、
を有し、
前記状態量変化性は、対応する位置の状態量の時間に対する変化のしやすさを表す、
環境地図のデータ構造。
【請求項２】
前記複数の位置のそれぞれの状態量代表値であって、それぞれ対応する前記位置情報と関連付けられた前記状態量代表値を更に有し、
前記状態量代表値は、前記状態量に基づいて算出される、
請求項１に記載の環境地図のデータ構造。
【請求項３】
前記状態量変化性は、検出された状態量に基づいて算出されるようになっており、
前記状態量変化性を算出するのに用いられた前記状態量の検出時刻のうち最新の検出時刻である最新検出時刻であって、それぞれ対応する前記状態量変化性と関連付けられた前記最新検出時刻を更に有する、
請求項１又は２に記載の環境地図のデータ構造。
【請求項４】
前記位置の状態量が、前記位置に物体が存在する確率により表される、請求項１から３までのいずれか一項に記載の環境地図のデータ構造。
【請求項５】
空間内の位置を表す位置情報と前記位置の状態量とを検出する検出装置と、
環境地図記憶装置と、
電子制御ユニットと、を備え、前記電子制御ユニットは、
空間内の複数の位置のそれぞれについて、前記位置を表す位置情報と、互いに異なる時刻における前記位置の状態量とを前記検出装置により検出し、
前記複数の位置のそれぞれについて、検出された前記状態量を用いて、時間に対する前記状態量の変化のしやすさを表す状態量変化性を算出し、
前記状態量変化性をそれぞれ対応する前記位置情報と関連付けて前記環境地図記憶装置に記憶する、
ように構成されている、環境地図の作成システム。
【請求項６】
前記電子制御ユニットは、
前記複数の位置のそれぞれについて、前記状態量に基づき状態量代表値を算出し、
前記状態量代表値をそれぞれ対応する前記位置情報と関連付けて前記環境地図記憶装置に記憶する、
ように構成されている、請求項５に記載の環境地図の作成システム。
【請求項７】
前記電子制御ユニットは、前記複数の位置のそれぞれについて、前記状態量の単位時間当たりの変化量を算出し、前記状態量の単位時間当たりの変化量に基づいて前記状態量変化性を算出するように構成されている、請求項５又は６に記載の環境地図の作成システム。
【請求項８】
前記位置の状態量が、前記位置に物体が存在する確率により表される、請求項５から７までのいずれか一項に記載の環境地図の作成システム。
【請求項９】
空間内の複数の位置のそれぞれについて、前記位置を表す位置情報と、互いに異なる時刻における前記位置の状態量とを検出し、
前記複数の位置のそれぞれについて、検出された前記状態量を用いて、時間に対する前記状態量の変化のしやすさを表す状態量変化性を算出し、
前記状態量変化性をそれぞれ対応する前記位置情報と関連付けて環境地図記憶装置に記憶する、
環境地図の作成方法。
【請求項１０】
前記複数の位置のそれぞれについて、前記状態量に基づき状態量代表値を算出し、
前記状態量代表値をそれぞれ対応する前記位置情報と関連付けて前記環境地図記憶装置に記憶する、
請求項９に記載の環境地図の作成方法。
【請求項１１】
前記複数の位置のそれぞれについて、前記状態量の単位時間当たりの変化量を算出し、前記状態量の単位時間当たりの変化量に基づいて前記状態量変化性を算出する、請求項９又は１０に記載の環境地図の作成方法。
【請求項１２】
前記位置の状態量が、前記位置に物体が存在する確率により表される、請求項９から１１までのいずれか一項に記載の環境地図の作成方法。
【請求項１３】
空間内の複数の位置をそれぞれ表す位置情報と、前記複数の位置のそれぞれの状態量変化性であって、それぞれ対応する前記位置情報と関連付けられた前記状態量変化性と、を有する更新対象の環境地図情報であって、前記状態量変化性は、対応する位置の状態量の時間に対する変化のしやすさを表す、前記更新対象の環境地図情報を記憶した更新対象環境地図記憶装置と、
空間内の位置を表す位置情報と前記位置の状態量とを検出する検出装置と、
更新済み環境地図記憶装置と、
電子制御ユニットと、を備え、前記電子制御ユニットは、
空間内の複数の位置のそれぞれについて、前記複数の位置をそれぞれ表す位置情報と、互いに異なる時刻における前記位置の状態量とを新たに検出し、
前記複数の位置のそれぞれについて、新たに検出された前記状態量を用いて、前記状態量変化性を新たに算出し、
新たに検出された前記位置情報と新たに算出された前記状態量変化性とを用いて、前記更新対象の環境地図情報の前記状態量変化性を更新し、
更新された前記状態量変化性をそれぞれ対応する前記位置情報と関連付けて前記更新済み環境地図記憶装置内に記憶する、
ように構成されている、環境地図の更新システム。
【請求項１４】
前記更新対象の環境地図情報は、前記複数の位置のそれぞれの状態量代表値であって、それぞれ対応する前記位置情報と関連付けられた前記状態量代表値を更に有しており、
前記電子制御ユニットは、
前記複数の位置のそれぞれについて、新たに検出された前記状態量に基づき状態量代表値を新たに算出し、
新たに検出された前記位置情報と新たに算出された前記状態量代表値とを用いて、前記更新対象の環境地図情報の前記状態量代表値を更新し、
更新された前記状態量代表値をそれぞれ対応する前記位置情報と関連付けて前記更新済み環境地図記憶装置に記憶する、
ように構成されている、請求項１３に記載の環境地図の更新システム。
【請求項１５】
前記電子制御ユニットは、前記複数の位置のそれぞれについて、前記状態量の単位時間当たりの変化量を新たに算出し、新たに算出された前記状態量の単位時間当たりの変化量に基づいて前記状態量変化性を新たに算出するように構成されている、請求項１３又は１４に記載の環境地図の更新システム。
【請求項１６】
前記位置の状態量が、前記位置に物体が存在する確率により表される、請求項１３から１５までのいずれか一項に記載の環境地図の更新システム。
【請求項１７】
空間内の複数の位置をそれぞれ表す位置情報と、前記複数の位置のそれぞれの状態量変化性であって、それぞれ対応する前記位置情報と関連付けられた前記状態量変化性と、を有する、更新対象の環境地図情報であって、前記状態量変化性は、対応する位置の状態量の時間に対する変化のしやすさを表す、更新対象の環境地図情報を用意し、
空間内の複数の位置のそれぞれについて、前記位置を表す位置情報と、互いに異なる時刻における前記位置の状態量とを新たに検出し、
前記複数の位置のそれぞれについて、新たに検出された前記状態量を用いて、前記状態量変化性を新たに算出し、
新たに検出された前記位置情報と新たに算出された前記状態量変化性とを用いて、前記更新対象の環境地図情報の前記状態量変化性を更新し、
更新された前記状態量変化性をそれぞれ対応する前記位置情報と関連付けて更新済み環境地図記憶装置内に記憶する、
環境地図の更新方法。
【請求項１８】
前記更新対象の環境地図情報は、前記複数の位置のそれぞれの状態量代表値であって、それぞれ対応する前記位置情報と関連付けられた前記状態量代表値を更に有しており、
前記環境地図の更新方法は、
前記複数の位置のそれぞれについて、新たに検出された前記状態量に基づき状態量代表値を新たに算出し、
新たに検出された前記位置情報と新たに算出された前記状態量代表値とを用いて、前記更新対象の環境地図情報の前記状態量代表値を更新し、
更新された前記状態量代表値をそれぞれ対応する前記位置情報と関連付けて前記更新済み環境地図記憶装置に記憶する、
請求項１７に記載の環境地図の更新方法。
【請求項１９】
前記複数の位置のそれぞれについて、前記状態量の単位時間当たりの変化量を新たに算出し、新たに算出された前記状態量の単位時間当たりの変化量に基づいて前記状態量変化性を新たに算出する、請求項１７又は１８に記載の環境地図の更新方法。
【請求項２０】
前記位置の状態量が、前記位置に物体が存在する確率により表される、請求項１７から１９までのいずれか一項に記載の環境地図の更新方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は環境地図のデータ構造、環境地図の作成システム及び作成方法、並びに、環境地図の更新システム及び更新方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
部屋内を移動する移動ロボットであって、家具のような部屋内の障害物の位置及び大きさの情報を有する地図情報を有し、家具を避けつつ現在地から目標に到る移動経路を地図情報を用いて決定し、移動経路に沿って移動する、移動ロボットが公知である（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３４５４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
部屋内の障害物が例えばベッドのようにほとんど位置が変わらない静的障害物である場合には、地図情報が障害物の位置及び大きさの情報を有していれば、移動ロボットは障害物を避けて移動できるかもしれない。しかしながら、障害物が例えばイスやゴミ箱のように位置が比較的頻繁に変わる静的障害物の場合には、或る時刻において或る位置に静的障害物が存在していたとしても、別の時刻においては静的障害物は当該或る位置に存在している可能性は低く、当該或る位置とは別の位置に存在している可能性が高い。障害物が例えば人間やペットのような動的障害物の場合は、その位置が変わっている可能性は更に高い。
【０００５】
特許文献１の地図は、地図情報が作成された時刻における障害物の位置及び大きさの情報を有しているに過ぎない。したがって、特許文献１では、時間によって変化する障害物の位置、すなわち部屋内の状況を正確に把握することができないおそれがある。言い換えると、地図情報の有する情報が障害物の位置及び大きさの情報だけであると、移動ロボットが移動する空間の状況を正確に把握するのは困難である。
【０００６】
そこで本発明の目的は、空間の状況をより正確に表すことができる地図情報を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の観点によれば、空間内の複数の位置をそれぞれ表す位置情報と、前記複数の位置のそれぞれの状態量変化性であって、それぞれ対応する前記位置情報と関連付けられた前記状態量変化性と、を有し、前記状態量変化性は、対応する位置の状態量の時間に対する変化のしやすさを表す、環境地図のデータ構造が提供される。
【０００８】
本発明の第２の観点によれば、空間内の位置を表す位置情報と前記位置の状態量とを検出する検出装置と、環境地図記憶装置と、電子制御ユニットと、を備え、前記電子制御ユニットは、空間内の複数の位置のそれぞれについて、前記位置を表す位置情報と、互いに異なる時刻における前記位置の状態量とを前記検出装置により検出し、前記複数の位置のそれぞれについて、検出された前記状態量を用いて、時間に対する前記状態量の変化のしやすさを表す状態量変化性を算出し、前記状態量変化性をそれぞれ対応する前記位置情報と関連付けて前記環境地図記憶装置に記憶する、ように構成されている、環境地図の作成システムが提供される。
【０００９】
本発明の第３の観点によれば、空間内の複数の位置のそれぞれについて、前記位置を表す位置情報と、互いに異なる時刻における前記位置の状態量とを検出し、前記複数の位置のそれぞれについて、検出された前記状態量を用いて、時間に対する前記状態量の変化のしやすさを表す状態量変化性を算出し、前記状態量変化性をそれぞれ対応する前記位置情報と関連付けて環境地図記憶装置に記憶する、環境地図の作成方法が提供される。
【００１０】
本発明の第４の観点によれば、空間内の複数の位置をそれぞれ表す位置情報と、前記複数の位置のそれぞれの状態量変化性であって、それぞれ対応する前記位置情報と関連付けられた前記状態量変化性と、を有する更新対象の環境地図情報であって、前記状態量変化性は、対応する位置の状態量の時間に対する変化のしやすさを表す、前記更新対象の環境地図情報を記憶した更新対象環境地図記憶装置と、空間内の位置を表す位置情報と前記位置の状態量とを検出する検出装置と、更新済み環境地図記憶装置と、電子制御ユニットと、を備え、前記電子制御ユニットは、空間内の複数の位置のそれぞれについて、前記複数の位置をそれぞれ表す位置情報と、互いに異なる時刻における前記位置の状態量とを新たに検出し、前記複数の位置のそれぞれについて、新たに検出された前記状態量を用いて、前記状態量変化性を新たに算出し、新たに検出された前記位置情報と新たに算出された前記状態量変化性とを用いて、前記更新対象の環境地図情報の前記状態量変化性を更新し、更新された前記状態量変化性をそれぞれ対応する前記位置情報と関連付けて前記更新済み環境地図記憶装置内に記憶する、ように構成されている、環境地図更新システムが提供される。
【００１１】
本発明の第５の観点によれば、空間内の複数の位置をそれぞれ表す位置情報と、前記複数の位置のそれぞれの状態量変化性であって、それぞれ対応する前記位置情報と関連付けられた前記状態量変化性と、を有する、更新対象の環境地図情報であって、前記状態量変化性は、対応する位置の状態量の時間に対する変化のしやすさを表す、前記更新対象の環境地図情報を用意し、空間内の複数の位置のそれぞれについて、前記位置を表す位置情報と、互いに異なる時刻における前記位置の状態量とを新たに検出し、前記複数の位置のそれぞれについて、新たに検出された前記状態量を用いて、前記状態量変化性を新たに算出し、新たに検出された前記位置情報と新たに算出された前記状態量変化性とを用いて、前記更新対象の環境地図情報の前記状態量変化性を更新し、更新された前記状態量変化性をそれぞれ対応する前記位置情報と関連付けて更新済み環境地図記憶装置内に記憶する、環境地図更新方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
空間内の状況をより正確に表すことができる地図情報を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による第１実施例の環境地図作成システムのブロック図である。
【図２】外部センサを説明する概略図である。
【図３】位置情報及び状態量の検出方法を説明する概略図である。
【図４Ａ】状態量の時間に対する変化の一例を示す図である。
【図４Ｂ】状態量の時間に対する変化の別の例を示す図である。
【図４Ｃ】状態量の時間に対する変化の更に別の例を示す図である。
【図５Ａ】状態量変化性の算出例を説明するタイムチャートである。
【図５Ｂ】状態量変化性の算出例を説明するタイムチャートである。
【図６】本発明による第１実施例の環境地図情報を示す概略図である。
【図７】本発明による第１実施例の環境地図作成制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図８】単位空間の概略斜視図である。
【図９】反射面を示す、単位空間の概略斜視図である。
【図１０】本発明による第２実施例の環境地図作成・更新システムのブロック図である。
【図１１】本発明による第２実施例を説明するブロック図である。
【図１２】本発明による第２実施例の環境地図更新制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】別の実施例の環境地図作成・更新システムのブロック図である。
【図１４】本発明による第３実施例の環境地図作成・更新システムのブロック図である。
【図１５】本発明による第３実施例の重み付け係数のマップの一例を示す図である。
【図１６】本発明による第３実施例の重み付け係数のマップの別の例を示す図である。
【図１７】本発明による第４実施例の環境地図作成・更新システムのブロック図である。
【図１８】本発明による第４実施例の環境地図情報を示す概略図である。
【図１９】本発明による第４実施例の重み付け係数のマップの一例を示す図である。
【図２０】本発明による第４実施例の重み付け係数のマップの別の例を示す図である。
【図２１】環境地図作成システムの別の実施例のブロック図である。
【図２２】環境地図作成・更新システムの別の実施例のブロック図である。
【図２３】環境地図情報の別の実施例を示す概略図である。
【図２４】図２３に示される実施例の環境地図作成システムのブロック図である。
【図２５】図２３に示される実施例の環境地図作成・更新システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は本発明による第１実施例の環境地図作成システムＡのブロック図を示している。本発明による第１実施例では、環境地図作成システムＡは、自動運転機能を備えた移動体に搭載される。この移動体は車両や移動ロボットなどを含む。以下では、移動体が車両である場合を例にとって説明する。図１を参照すると、環境地図作成システムＡは外部センサ１、ＧＰＳ受信部２、内部センサ２ａ、環境地図記憶装置３、及び電子制御ユニット１０を備える。
【００１５】
外部センサ１は自車両の外部又は周囲の情報を検出するための検出機器である。外部センサ１はライダー（ＬＩＤＡＲ：Ｌａｓｅｒ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ）、レーダー（Ｒａｄａｒ）、及びカメラのうち少なくとも１つを備える。本発明による第１実施例では図２に示されるように、外部センサ１は、少なくとも１つのライダーＳＯ１、少なくとも１つのレーダーＳＯ２、及び少なくとも１つのカメラＳＯ３を備える。
【００１６】
ライダーＳＯ１はレーザー光を利用して自車両Ｖの外部の物体を検出する装置である。本発明による第１実施例では、物体は、移動不能な物体である静的物体（例えば、建物、道路など）、移動可能な物体である動的物体（例えば、他車両、歩行者など）、基本的には移動不能であるが容易に移動可能な物体である準静的物体（例えば、立て看板、ゴミ箱、樹木の枝など）を含む。図２に示される例では、単一のライダーＳＯ１が車両Ｖの屋根上に設置される。別の実施例（図示しない）では、例えば４つのライダーが車両Ｖの四隅においてバンパーにそれぞれ取り付けられる。ライダーＳＯ１は、自車両Ｖの全周囲に向けてレーザー光を順次照射し、その反射光から物体に関する情報を計測する。この物体情報はライダーＳＯ１から物体までの距離及び向き、すなわちライダーＳＯ１に対する物体の相対位置を含む。ライダーＳＯ１により検出された物体情報は電子制御ユニット１０へ送信される。一方、レーダーＳＯ２は、電波を利用して自車両Ｖの外部の物体を検出する装置である。図２に示される例では、例えば４つのレーダーＳＯ２が車両Ｖの四隅においてバンパーにそれぞれ取り付けられる。レーダーＳＯ２は、レーダーＳＯ２から自車両Ｖの周囲に電波を発射し、その反射波から自車両Ｖの周囲の物体に関する情報を計測する。レーダーＳＯ２により検出された物体情報は電子制御ユニット１０へ送信される。カメラＳＯ３は図２に示される例では、車両Ｖのフロントガラスの内側に設けられた単一のステレオカメラを備える。ステレオカメラＳＯ３は自車両Ｖの前方をカラー又はモノクロ撮影し、ステレオカメラＳＯ３によるカラー又はモノクロ撮影情報は電子制御ユニット１０へ送信される。
【００１７】
再び図１を参照すると、ＧＰＳ受信部２は、３個以上のＧＰＳ衛星からの信号を受信し、それにより自車両又は外部センサ１の絶対位置（例えば自車両Ｖの緯度、経度及び高度）を表す情報を検出する。ＧＰＳ受信部２により検出された自車両の絶対位置情報は電子制御ユニット１０へ送信される。別の実施例（図示しない）では、ＧＰＳ衛星からの信号に基づき検出された絶対位置が補正され、より精度の高い絶対位置が取得される。すなわち、例えば、外部センサ１により検出された外部の情報と、あらかじめ記憶されている外部の情報とのずれに基づいて、ＧＰＳ衛星からの信号に基づき検出された絶対位置が補正される。
【００１８】
内部センサ２ａは、自車両Ｖの走行状態を検出するための検出機器である。自車両Ｖの走行状態は、自車両の速度、加速度、及び姿勢のうち少なくとも１つにより表される。内部センサ２ａは、車速センサ及びＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｕｎｉｔ）の一方又は両方を備える。車速センサは、自車両Ｖの速度を検出する。ＩＭＵは例えば３軸のジャイロ及び３方向の加速度センサを備え、自車両Ｖの３次元の角速度及び加速度を検出し、それらに基づいて自車両Ｖの加速度及び姿勢を検出する。内部センサ２ａにより検出された自車両Ｖの走行状態情報は電子制御ユニット１０へ送信される。
【００１９】
環境地図記憶装置３には環境地図情報が記憶される。
【００２０】
電子制御ユニット１０は、双方向性バスによって相互に接続されたＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などを備えたコンピュータである。図１に示されるように、本発明による第１実施例の電子制御ユニット１０は、ＲＯＭ及びＲＡＭを有する記憶部１１、環境認識部１２、状態量変化性算出部１３、状態量代表値算出部１４、及び環境地図作成部１５を備える。
【００２１】
環境認識部１２は、自車両Ｖの周囲の空間内の複数の位置をそれぞれ表す位置情報と、これら位置の状態量と、をそれぞれ検出する。本発明による第１実施例では、上述の空間は三次元空間である。別の実施例（図示しない）では、空間は二次元空間である。また、本発明による第１実施例では、或る位置の状態量は、当該或る位置に物体が存在する確率により表される。この場合、状態量は例えば、ゼロから１まで間の連続値の形で算出される。別の実施例（図示しない）では、状態量は離散値の形で算出される。更に、本発明による第１実施例では、外部センサ１からの物体情報と、ＧＰＳ受信部２からの自車両Ｖ又は外部センサ１の絶対位置情報とから、位置情報及び状態量が算出される。このことを、図３を参照して説明する。
【００２２】
図３は、外部センサ１としてのライダーから照射されたレーザー光が物体ＯＢＪで反射した場合を示している。この場合、図３に黒丸で示されるように、位置ＰＸに反射点が形成される。ライダー１は、反射光から、反射点の位置ＰＸの相対位置情報を計測する。この計測結果から、位置ＰＸに物体ＯＢＪが存在するということがわかり、したがって位置ＰＸの状態量、すなわち物体存在確率は１となる。また、ライダー１からの位置ＰＸの相対位置情報と、ＧＰＳ受信部２からの外部センサ１の絶対位置情報とから、位置ＰＸの絶対位置情報がわかる。また、反射点でない位置ＰＹに物体が存在しないということがわかり、したがって位置ＰＹの状態量すなわち物体存在確率はゼロとなる。また、ライダー１からの位置ＰＸの相対位置情報と、ＧＰＳ受信部２からの外部センサ１の絶対位置情報とから、位置ＰＹの絶対位置情報がわかる。このようにして、位置ＰＸ，ＰＹの絶対位置情報及び状態量が算出される。
【００２３】
本発明による第１実施例では、外部センサ１は物体情報を例えば数十ｍｓのインターバルで繰り返し検出する。言い換えると、外部センサ１は、互いに異なる複数の時刻における物体情報を検出する。したがって、環境認識部１２では、互いに異なる複数の時刻における物体情報から、互いに異なる複数の時刻における状態量が算出される。あるいは、車両Ｖが一定の場所を複数回移動した場合にも、互いに異なる複数の時刻における物体情報が検出され、したがって互いに異なる複数の時刻における状態量が算出される。図４Ａ、図４Ｂ、及び４Ｃには、互いに異なる複数の時刻における、或る位置の状態量の種々の例が示されている。
【００２４】
状態量変化性算出部１３は、複数の位置のそれぞれについて状態量変化性を算出する。或る位置の状態量変化性は、当該或る位置の状態量の時間に対する変化のしやすさを表している。本発明による第１実施例では、状態量変化性は、連続値の形で算出される。別の実施例（図示しない）では、状態量変化性は離散値の形で算出される。次に、図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃを参照して、状態量変化性を更に説明する。なお、図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃにおいて、検出された状態量がプロットされている。
【００２５】
状態量変化性は、例えば、時間に対する状態量の変化の頻度や変化の程度などによって表される。すなわち、図４Ｂに示される例の状態量は、図４Ａに示される例の状態量に比べて、変化の頻度が高く、時間に対し変化しやすい。したがって、図４Ｂに示される例の状態量変化性は、図４Ａに示される例の状態量変化性よりも高い。一方、図４Ｃに示される例の状態量は、図４Ａに示される例の状態量に比べて、変化の程度が大きく、時間に対し変化しやすい。したがって、図４Ｃに示される例の状態量変化性は、図４Ａに示される例の状態量変化性よりも高い。
【００２６】
本発明による第１実施例では、状態量の単位時間当たりの変化量が算出され、状態量の単位時間当たりの変化量に基づいて状態量変化性が算出される。すなわち、図５Ａに示される例では、同一の時間幅ｄｔにおける状態量の変化量（絶対値）ｄＳＱ１，ｄＳＱ２，…が算出される。この場合の時間幅ｄｔは、例えば、状態量の検出間隔に等しい。なお、図５Ａに示される例では、連続した時間幅ｄｔにおいて状態量の変化量ｄＳＱ１，ｄＳＱ２，…がそれぞれ算出されるけれども、別の例では、不連続の時間幅ｄｔにおいて状態量の変化量がそれぞれ算出される。あるいは、図５Ｂに示される例では、互いに異なる複数の時間幅ｄｔ１，ｄｔ２，…における状態量の変化量（絶対値）ｄＳＱ１，ｄＳＱ２，…がそれぞれ算出される。異なる時間幅は例えば、秒、分、日、年といったオーダーである。次いで、状態量の単位時間当たりの変化量ｄＳＱ１／ｄｔ１，ｄＳＱ２／ｄｔ２，…が順次算出される。なお、図５Ｂに示される例では、連続した時間幅ｄｔ１，ｄｔ２，…において状態量の変化量ｄＳＱ１，ｄＳＱ２，…がそれぞれ算出されるけれども、別の例では、不連続の時間幅において状態量の変化量がそれぞれ算出される。次いで、状態量の単位時間当たりの変化量ｄＳＱ１／ｄｔ１，ｄＳＱ２／ｄｔ２，…を単純平均又は加重平均することにより、状態量変化性が算出される。加重平均が用いられる場合、一例では、検出時期がより新しい状態量の単位時間当たりの変化量ｄＳＱ／ｄｔがより大きく重み付けされ、検出時期がより古い状態量の単位時間当たりの変化量ｄＳＱ／ｄｔがより小さく重み付けされる。別の例では、検出時期がより新しい状態量の単位時間当たりの変化量ｄＳＱ／ｄｔがより小さく重み付けされ、検出時期がより古い状態量の単位時間当たりの変化量ｄＳＱ／ｄｔがより大きく重み付けされる。このような状態量変化性の算出が複数の位置についてそれぞれ行われる。
【００２７】
更に別の実施例（図示しない）では、時間の関数としての複数の状態量がフーリエ変換され、その結果から状態量変化性が算出される。具体的には、一例では、あらかじめ定められたスペクトル（周波数）の強度が状態量変化性として算出される。別の例では、種々のスペクトルの強度を単純平均又は加重平均することにより状態量変化性が算出される。
【００２８】
状態量代表値算出部１４は、複数の位置のそれぞれについて、状態量に基づき、状態量代表値を算出する。或る位置の状態量代表値は、当該位置の状態を適切に表すものである。本発明による第１実施例では、状態量代表値は、互いに異なる複数の時刻において検出された当該或る位置の状態量に基づいて算出される。一例では、或る位置の状態量代表値は、互いに異なる複数の時刻における当該或る位置の状態量のうち、最新のものに設定される。このようにすると、或る位置の状態量代表値は、当該或る位置の最新の状態を表すことになる。別の例では、或る位置の状態量代表値は、互いに異なる複数の時刻における当該或る位置の状態量を単純平均又は加重平均することにより算出される。このようにすると、或る位置の状態量が一時的に変わったとしても、状態量代表値により、当該位置の状態を正確に表すことができる。なお、本発明による第１実施例では、状態量代表値は例えば、ゼロから１まで間の連続値の形で算出される。別の実施例（図示しない）では、状態量代表値は離散値の形で算出される。
【００２９】
環境地図作成部１５は、環境地図情報を作成し、環境地図記憶装置３内に記憶する。すなわち、環境地図作成部１５は、状態量代表値をそれぞれ対応する位置情報と関連付けて環境地図記憶装置３内に記憶する。また、環境地図作成部１５は、状態量変化性をそれぞれ対応する位置情報と関連付けて環境地図記憶装置３内に記憶する。このようにして環境地図情報Ｍが作成される。その結果、本発明による第１実施例の環境地図情報Ｍは図６に示されるように、空間内の複数の位置をそれぞれ表す位置情報と、それぞれ対応する位置情報と関連付けられた状態量代表値と、それぞれ対応する位置情報と関連付けられた状態量変化性と、を有する。
【００３０】
このように状態量代表値及び状態量変化性が位置情報と関連付けられているので、位置情報を指定すると、環境地図情報から、対応する位置の状態量代表値及び状態量変化性がわかる。なお、本発明による第１実施例では、環境地図情報Ｍは、３次元空間内の位置の位置情報、状態量代表値、及び状態量変化性を有するので、三次元地図である。また、本発明による第１実施例では、位置情報は絶対位置情報である。別の実施例（図示しない）では、位置情報はあらかじめ定められた特定の位置に対する相対位置情報である。
【００３１】
車両Ｖが走行したときに、車両Ｖの周囲の空間内の位置の位置情報及び状態量が逐次検出される。次いで、これらの位置の状態量代表値及び状態量変化性がそれぞれ算出され、これら位置情報、状態量代表値、及び状態量変化性から環境地図情報Ｍが作成される。この場合、本発明による第１実施例では、複数の位置のそれぞれの位置情報及び状態量が少なくとも１回検出されると、環境地図情報Ｍが作成される。別の実施例（図示しない）では、複数の位置のそれぞれの位置情報及び状態量の検出回数があらかじめ定められたしきい値よりも多くなると、環境地図情報Ｍが作成される。
【００３２】
このようにして作成された環境地図情報Ｍから、次のことがわかる。すなわち、或る位置の、物体存在確率により表される状態量が大きく、状態量変化性が低い場合には、当該位置は、静的物体（例えば、建物、道路面など）、又は、静止している動的物体（例えば、他車両、歩行者など）もしくは準静的物体（例えば、立て看板、ゴミ箱、樹木の枝など）により占有されている。あるいは、当該位置が動的物体又は準静的物体により占有されている占有状態と、当該位置が動的物体又は準静的物体により占有されていない非占有状態とが比較的低い頻度で切り換わると共に、占有状態の時間が比較的長い。一方、或る位置の状態量が小さく状態量変化性が低い場合には、当該位置には、何も存在していない。そのような位置の具体例は、池の上方空間などである。或る位置の状態量が大きく状態量変化性が高い場合には、当該位置では占有状態と非占有状態とが比較的高い頻度で切り換わると共に、占有状態の時間が比較的長い。そのような位置の具体例は、交通量が比較的多い道路などである。或る位置の状態量が小さく状態量変化性が高い場合には、当該位置では占有状態と非占有状態とが比較的高い頻度で切り換わると共に、非占有状態の時間が比較的長い。そのような位置の具体例は、交通量が比較的少ない（ゼロではない）道路などである。
【００３３】
すなわち、本発明による第１実施例の環境地図情報Ｍには、或る位置における物体又は物体の存在の有無に関する情報だけでなく、当該位置がどのような状況にあるかの情報も含まれている。したがって、空間内の状況をより正確に表すことができる。
【００３４】
本発明による第１実施例では、車両Ｖはこのような環境地図情報Ｍを用いて移動経路を決定し、移動経路に沿って移動するよう自動運転を行う。この場合、車両Ｖは、環境地図情報Ｍにより、車両Ｖが移動しうる空間内の状況をより正確に把握できるので、最適な移動経路を決定することができる。なお、環境地図情報Ｍの作成だけに注目すれば、環境地図作成システムＡが搭載される移動体は自動運転機能を備える必要はない。
【００３５】
ここで、地図情報及び状態量が検出された位置を検出点と称すると、本発明による第１実施例では、複数の検出点のそれぞれについて、位置情報、状態量代表値、及び状態量変化性が記憶されている。したがって、環境地図情報Ｍは複数の検出点を用いて表現されている、ということになる。
【００３６】
図７は、本発明による第１実施例の環境地図作成制御を実行するためのルーチンを示している。このルーチンは環境地図情報を作成すべきときに１回実行される。図７を参照すると、ステップ３１では、位置情報及び状態量が検出される。続くステップ３２では状態量変化性が算出される。続くステップ３３では状態量代表値が算出される。続くステップ３４では、状態量代表値及び状態量変化性が対応する地図情報とそれぞれ関連付けられて環境地図情報Ｍが作成され、環境地図情報Ｍが環境地図記憶装置３内に記憶される。なお、別の実施例（図示しない）では、状態量代表値が算出され、次いで状態量変化性が算出される。
【００３７】
なお、上述した本発明による第１実施例では、或る位置の状態量は当該或る位置に物体が存在する確率により表される。別の実施例（図示しない）では、或る位置の状態量は、或る位置に存在する物体の色又は輝度値により表される。この場合、例えば、信号機のランプのうちどのランプが点灯しているかを把握することができる。この別の実施例では、状態量が物体の色により表わされる場合には、物体の色は、外部センサ１のカメラＳＯ３としてのカラーカメラにより検出される。一方、状態量が物体の輝度値により表わされる場合には、物体の輝度値は、外部センサ１のライダーＳＯ１、レーダーＳＯ２、又は、カラーもしくはモノクロカメラＳＯ３により検出される。すなわち、ライダーＳＯ１から発射されたレーザー光が物体に反射したときに得られる反射光の強度は当該物体の輝度値を表している。同様に、レーダーＳＯ２の反射波強度は物体の輝度値を表している。したがって、反射光強度又は反射波強度を検出することにより、物体の輝度値が検出される。なお、状態量が物体の色により表される場合、状態量は、例えばＲＧＢモデルを用いて数値化される。
【００３８】
一方、上述した本発明による第１実施例では、１つの位置情報に１つの状態量変化性が関連付けられる。別の実施例（図示しない）では、１つの位置情報に複数の状態量変化性が関連付けられ、したがって環境地図情報Ｍは複数の状態量変化性を有する。この場合、一例では、図５Ｂに示されるような、互いに異なる複数の時間幅における状態量の変化量に基づいて、複数の状態量変化性がそれぞれ算出される。別の例では、状態量をフーリエ変換することにより得られる複数のスペクトルの強度に基づいて、複数の状態量変化性が算出される。
【００３９】
次に、状態量代表値の算出方法の別の実施例を説明する。本発明による第１実施例では、複数の位置のそれぞれについて、検出された複数の状態量から、状態量代表値及び状態量変化性が算出される。この場合、状態量の検出回数が多ければ多いほど、状態量代表値及び状態量変化性の精度は高くなる。しかしながら、多数の検出回数を確保できない場合もある。
【００４０】
そこで、別の実施例では、状態量の初期値と、状態量の単位時間当たりの変化量の初期値との一方又は双方が、既存の地図情報を用いて設定される。例えば、既存の地図情報において建物が存在する位置については、当該位置の状態量の初期値は１とされ、当該位置の状態量の単位時間当たりの変化量の初期値はゼロとされる。その結果、状態量の検出回数が少ない場合にも、状態量代表値及び状態量変化性の精度を高めることができる。
【００４１】
次に、環境地図情報Ｍの別の実施例を説明する。この別の実施例では、環境地図情報Ｍは、ボクセルを用いて表現されている。すなわち、空間内に、互いに隣接する複数のボクセル又は単位空間が区画される。図８には単位空間の一例が示されており、図８に示される例では単位空間ＵＳは鉛直方向に延びる直方体をなしている。その上で、複数の単位空間ＵＳのそれぞれについて、位置情報、状態量代表値、及び状態量変化性が記憶されている。この場合の単位空間ＵＳの位置情報は、例えば図８にＰで示される単位空間ＵＳ内の任意の一点の絶対位置情報により表される。一方、単位空間ＵＳの状態量代表値及び状態量変化性は、以下に説明する種々の方法により算出することができる。
【００４２】
第１算出例では、本発明による第１実施例と同様に、まず、空間内の複数の位置のそれぞれについて、位置情報及び状態量が検出され、状態量代表値及び状態量変化性が算出される。次いで、位置情報及び状態量が検出された位置、すなわち検出点が属する単位空間ＵＳが特定される。次いで、特定された単位空間ＵＳ内に属する検出点の状態量代表値に基づいて、対応する単位空間ＵＳの状態量代表値が算出される。例えば、単位空間ＵＳの状態量代表値は、対応する単位空間ＵＳ内に属する検出点の状態量代表値を単純平均又は加重平均することにより算出される。同様に、単位空間ＵＳの状態量変化性は、対応する単位空間ＵＳ内に属する検出点の状態量変化性に基づいて算出される。例えば、単位空間ＵＳの状態量変化性は、対応する単位空間ＵＳ内に属する検出点の状態量変化性を単純平均又は加重平均することにより算出される。この場合、単位空間ＵＳの状態量代表値が単位空間ＵＳの位置情報と関連付けられ、単位空間ＵＳの状態量変化性が単位空間ＵＳの位置情報と関連付けられ、それにより環境地図情報Ｍが作成され、この環境地図情報Ｍが環境地図記憶装置３内に記憶される。また、単位空間ＵＳ内に属する検出点の状態量代表値及び状態量変化性は環境地図記憶装置３に記憶されない。したがって、環境地図記憶装置３内に記憶されるデータ量を減少させることができる。
【００４３】
第２算出例では、空間内の複数の位置のそれぞれについて、位置情報及び状態量が検出される。次いで、位置情報及び状態量が検出された位置、すなわち検出点が属する単位空間ＵＳが特定される。特定された単位空間ＵＳ内に属する検出点の状態量が、対応する単位空間ＵＳの状態量と考えることができる。次いで、特定された単位空間ＵＳ内に属する１つ又は複数の検出点の状態量を用いて、対応する単位空間ＵＳの状態量代表値が算出される。また、特定された単位空間ＵＳ内に属する複数の検出点の状態量を用いて、対応する単位空間ＵＳの状態量変化性が算出される。
【００４４】
第３算出例では、複数の単位空間ＵＳそれぞれについて、単位空間ＵＳの状態量が検出され、検出された状態量から、単位空間ＵＳの状態量代表値及び状態量変化性が算出される。次に、第３の算出例における単位空間ＵＳの状態量の検出方法の種々の具体例を、外部センサ１がライダーである場合を例にとって説明する。
【００４５】
第３の算出例の第１具体例では、単位空間ＵＳに対しライダー１からレーザー光が照射されたときに、単位空間ＵＳ内で反射したレーザー光の本数ＮＬＲと、単位空間ＵＳを通過したレーザー光の本数ＮＬＰとの比率（例えば、ＮＬＲ／ＮＬＰ）が算出され、単位空間ＵＳの状態量が比率ＮＬＲ／ＮＬＰとされる。反射レーザー光本数ＮＬＲ又は比率ＮＬＲ／ＮＬＰは、単位空間ＵＳ内に存在する物体の大きさ又は単位空間ＵＳ内に物体が存在する確率を表している。
【００４６】
第３算出例の第２具体例では、単位空間ＵＳ内に形成されるレーザー光の反射点を結んで得られる、平面又は曲面からなる反射面が想定される。図９には反射面の一例が示されており、図９に示される例では反射面ＲＰは平面をなしている。この反射面ＲＰは単位空間ＵＳを、反射面ＲＰに関しライダー１から遠い部分空間ＰＳＸと、反射面ＲＰに関しライダー１に近い部分空間ＰＳＹとに区分する。次いで、部分空間ＰＳＸ，ＰＳＹの体積が算出され、これらの比率（例えば、ＰＳＸ／ＰＳＹ）が算出され、単位空間ＵＳの状態量が比率ＰＳＸ／ＰＳＹとされる。部分空間ＰＳＸの体積又は比率ＰＳＸ／ＰＳＹは、単位空間ＵＳ内に存在する物体の大きさ又は単位空間ＵＳ内に物体が存在する確率を表している。
【００４７】
第３算出例の第３具体例では、単位空間ＵＳ内に形成されるレーザー光の反射点の総数ＮＰＲと、反射光の強度があらかじめ定められたしきい値よりも大きい反射点の数ＮＰＲＲとの比率（例えば、ＮＰＲＲ／ＮＰＲ）が算出され、単位空間ＵＳの状態量が比率ＮＰＲＲ／ＮＰＲとされる。高強度反射点数ＮＰＲＲ又は比率ＮＰＲＲ／ＮＰＲは、単位空間ＵＳ内に存在する物体の大きさ又は単位空間ＵＳ内に物体が存在する確率を表している。
【００４８】
第２算出例及び第３算出例では、環境地図記憶装置３内に記憶されるデータ量を減少でき、しかも環境地図情報Ｍを作成する時間を短縮できる。
【００４９】
なお、上述の第３算出例では、要するに、状態量は、単位空間ＵＳの体積に対する、物体により占有された単位空間ＵＳの一部又は全部の体積の割合とされる。この割合は上述したように単位空間ＵＳ内に存在する物体の大きさ又は単位空間ＵＳ内に物体が存在する確率を表している。更に別の実施例では、一定期間ｔ０において、或る位置が物体により占有されている時間ｔ１と、当該或る位置が物体により占有されていない時間とが算出され、或る位置の状態量は、一定期間ｔ０において当該或る位置が物体により占有されている時間ｔ１の割合（ｔ１／ｔ０）とされる。この割合は単位空間ＵＳ内に存在する物体の大きさ又は単位空間ＵＳ内に物体が存在する確率を表している。
【００５０】
次に、環境地図情報Ｍの更に別の実施例を説明する。この更に別の実施例では、環境地図情報Ｍは、メッシュと、プリミティブと称される基本形状と、面を表す関数式とのうち少なくとも１つを用いて表現されている。基本形状には、球、直方体、円柱、円錐などが含まれる。その上で、第１の具体例では、まず、複数の検出点から、状態量代表値がほぼ同じでありかつ状態量変化性がほぼ同じである複数の検出点が抽出される。次いで、抽出された検出点を結んで得られる形状に合うメッシュ又は基本形状が選択される。次いで、抽出された検出点が選択されたメッシュ又は基本形状に置換され、メッシュ又は基本形状が記憶される。この場合、メッシュ又は基本形状の位置情報は、メッシュ内又は基本形状内の任意の一点の絶対位置情報により表され、メッシュ又は基本形状の状態量代表値及び状態量変化性は、当該メッシュ又は基本形状に属する検出点の状態量代表値及び状態量変化性に基づいてそれぞれ算出される。例えば、道路面を表す複数の検出点がメッシュにより置換され、ビルを表す複数の検出点が直方体により置換され、電柱を表す複数の検出点が円柱により置換される。これに対し、第２の具体例では、環境地図情報Ｍがまずボクセルを用いて表現され、次いでボクセルの一部又は全部がメッシュ又は基本形状に置換される。いずれにしても、環境地図記憶装置３内に記憶されるデータ量を減少できる。
【００５１】
なお、置換すべきメッシュ又は基本形状を選択するときに、例えば、既存の地図情報から、道路、建物、電柱等の位置及び大きさに関する情報をあらかじめ獲得しておくと、環境地図情報Ｍを容易に作成することができる。
【００５２】
ところで、環境地図情報Ｍがボクセルを用いて表現される場合、単位空間ＵＳの大きさは環境地図情報Ｍの分解能を表している。分解能はできるだけ高いのが好ましいけれども、分解能が過度に高いと、環境地図情報Ｍのデータ量が過度に多くなり、好ましくない。一方、車両Ｖが自動運転により走行するときには、車両は、環境地図情報Ｍを用いて、自車両Ｖの走行の障害となる物体の位置を特定し、障害物を避けて移動経路を決定する。このことに着目すると、環境地図情報Ｍの分解能を表す単位空間ＵＳの大きさ（例えば、体積）を、車両走行の障害物のうち最小の障害物の大きさよりも小さく設定する必要はない、ということになる。あるいは、車両Ｖが自動運転時に環境地図情報Ｍ内における自車両Ｖの位置を推定することに着目すると、環境地図情報Ｍの単位空間ＵＳの大きさ（例えば、水平方向の寸法）を、位置推定精度よりも小さく設定する必要はない。あるいは、車両Ｖが自動運転時に環境地図情報Ｍを用いて決定された移動経路に沿って移動するよう、自車両Ｖの位置を制御することに着目すると、環境地図情報Ｍの単位空間ＵＳの大きさ（例えば、水平方向の寸法）を、位置制御精度よりも小さく設定する必要はない。したがって、環境地図情報Ｍの分解能を表す単位空間ＵＳの大きさを、最小障害物の大きさ以上、又は、車両Ｖの位置推定精度以上、又は、車両Ｖの位置制御精度以上に、設定するのが、環境地図情報Ｍの作成時間の短縮及びデータ量の低減のために、好ましい。環境地図情報Ｍがメッシュを用いて表現される場合の単位メッシュの大きさ、及び、環境地図情報Ｍが基本形状を用いて表現される場合の単位基本形状の大きさ（例えば、体積）も同様に設定される。
【００５３】
更に、環境地図情報Ｍの作成時間の短縮及びデータ量の低減のために、状態量代表値を二値化するのが好ましい。具体的には、算出された状態量代表値があらかじめ定められたしきい値よりも小さいときには、状態量代表値が例えばゼロに変更され、算出された状態量代表値がしきい値以上のときには、状態量代表値が例えば１に変更される。一方、状態量変化性は二値化しないのが好ましい。状態量の変化のしやすさを詳細に把握するためである。
【００５４】
次に、本発明による第２実施例を説明する。以下では、本発明による第１実施例との相違点を説明する。
【００５５】
図１０は本発明による第２実施例の環境地図作成・更新システムＡＲのブロック図を示している。本発明による第２実施例では、電子制御ユニット１０は、環境地図更新部１６を更に備える。
【００５６】
環境地図更新部１６は、環境地図記憶装置３内に記憶されている環境地図情報、すなわち更新対象の環境地図情報を更新する。すなわち、図１１に概略的に示されるように、環境認識部１２は、環境地図情報が作成された後にも、複数の位置の位置情報及び状態量をそれぞれ新たに検出する。状態量変化性算出部１３は、複数の位置のそれぞれについて、新たに検出された状態量を用いて、状態量変化性を新たに算出する。状態量代表値算出部１４は、新たに検出された状態量に基づき状態量代表値を新たに算出する。環境地図更新部１６は、新たに検出された位置情報と新たに算出された状態量代表値とを用いて、更新対象の環境地図情報Ｍの状態量代表値を更新し、更新された状態量代表値をそれぞれ対応する位置情報と関連付けて環境地図記憶装置３内に記憶する。また、環境地図更新部１６は、新たに検出された位置情報と新たに算出された状態量変化性とを用いて、更新対象の環境地図情報Ｍの状態量変化性を更新し、更新された状態量変化性をそれぞれ対応する位置情報と関連付けて環境地図記憶装置３内に記憶する。このようにして、更新対象の環境地図情報Ｍが更新され、あるいは、更新済みの環境地図情報ＭＲが作成される。
【００５７】
具体的には、本発明による第２実施例では、複数の位置のそれぞれについて、更新対象の環境地図情報の状態量代表値ＳＱ０と、新たに算出された状態量代表値ＳＱＮとを加重平均することにより、更新された状態量代表値ＳＱＲが算出される。また、複数の位置のそれぞれについて、更新対象の環境地図情報の状態量変化性ＶＡ０と、新たに算出された状態量変化性ＶＡＮとを加重平均することにより、更新された状態量変化性ＶＡＲが算出される。すなわち、更新された状態量代表値ＳＱＲ及び更新された状態量変化性ＶＡＲは例えば、重み付け係数Ｋ（０≦Ｋ≦１）を用いた次式により表される。
【００５８】
ＳＱＲ＝ＳＱ０・Ｋ＋ＳＱＮ・（１−Ｋ）
ＶＡＲ＝ＶＡ０・Ｋ＋ＶＡＮ・（１−Ｋ）
このように環境地図情報を更新することによって、空間の状況をより正確に把握することができる。
【００５９】
図１２は、本発明による第２実施例の環境地図更新制御を実行するためのルーチンを示している。このルーチンは環境地図情報を更新すべきときに１回実行される。図１２を参照すると、ステップ４１では、位置情報及び状態量が新たに検出される。続くステップ４２では状態量変化性が新たに算出される。続くステップ４３では状態量代表値が新たに算出される。続くステップ４４では、状態量代表値及び状態量変化性が更新される。続くステップ４５では、更新された状態量代表値及び更新された状態量変化性が対応する地図情報とそれぞれ関連付けられて更新済み環境地図情報が作成され、更新済み環境地図情報が環境地図記憶装置３内に記憶される。
【００６０】
本発明による第２実施例では、更新対象の環境地図情報は、車両Ｖに搭載された環境地図作成部１５により作成されたものである。別の実施例（図示しない）では、更新対象の環境地図情報は、車両Ｖの外部で作成され、環境地図記憶装置３内にあらかじめ記憶された環境地図情報である。
【００６１】
また、本発明による第２実施例では、更新対象の環境地図情報と、更新済みの環境地図情報とは同一の環境地図記憶装置３内に記憶される。これに対し、図１３に示される実施例では、環境地図記憶装置３は、互いに異なる更新対象環境地図記憶装置３ａと、更新済み環境地図記憶装置３ｂとを備える。更新対象環境地図記憶装置３ａには更新対象の環境地図情報が記憶されている。更新済み環境地図記憶装置３ｂには、更新済みの環境地図情報が記憶される。
【００６２】
次に、本発明による第３実施例を説明する。以下では、本発明による第２実施例との相違点を説明する。
【００６３】
図１４は本発明による第３実施例の環境地図作成・更新システムＡＲのブロック図を示している。本発明による第３実施例では、電子制御ユニット１０は、信頼度算出部１７を更に備える。
【００６４】
信頼度算出部１７は、新たに検出された位置情報及び状態量の検出精度である信頼度を算出する。次いで、環境地図更新部１６は信頼度を用いて状態量代表値及び状態量変化性を更新する。
【００６５】
信頼度が低いときには、信頼度が高いときに比べて、新たに検出された位置情報及び状態量に基づき新たに算出された状態量代表値及び状態量変化性の精度は低い。精度の低い状態量代表値及び状態量変化性を用いて環境地図情報を更新すると、環境地図情報の精度が低下する。
【００６６】
そこで本発明による第３実施例では、信頼度に基づいて重み付け係数Ｋを設定している。具体的には、信頼度が低いときには、信頼度が高いときに比べて、重み付け係数Ｋが大きく設定される。重み付け係数Ｋが大きく設定されると、上述の更新の計算式からわかるように、新たに算出された状態量代表値及び状態量変化性の重み付けが小さくなる。
【００６７】
図１５及び図１６は本発明による第３実施例の重み付け係数Ｋの種々の例を示している。図１５に示される例では、信頼度が低くなるにつれて重み付け係数Ｋは大きくなる。図１６に示される例では、信頼度があらかじめ定められた設定信頼度よりも高いときには重み付け係数Ｋは比較的小さな値、例えばゼロに設定され、信頼度が設定信頼度よりも低いときには重み付け係数Ｋは比較的大きな値、例えば１に設定される。その結果、更新によって環境地図情報の精度が低くなるのを阻止することができる。
【００６８】
信頼度は例えば、次のようにして算出される。外部センサ１の検出精度が低いときには、外部センサ１の検出精度が高いときに比べて、信頼度は低く算出される。あるいは、単位時間当たりの位置情報及び状態量の検出回数が少ないときには、当該検出回数が多いときに比べて、信頼度は低く算出される。あるいは、車両Ｖが自車両Ｖの位置を推定している場合には、自車両の位置推定精度が低いときには、自車両の位置推定精度が高いときに比べて、信頼度は低く算出される。
【００６９】
次に、本発明による第４実施例を説明する。以下では、本発明による第２実施例との相違点を説明する。
【００７０】
図１７は本発明による第４実施例の環境地図作成・更新システムＡＲのブロック図を示している。本発明による第４実施例では、電子制御ユニット１０は、経過時間算出部１８を更に備える。
【００７１】
本発明による第４実施例の環境地図情報Ｍ，ＭＲは、図１８に示されるように、それぞれ対応する状態量代表値及び状態量変化性と関連付けられた最新検出時刻を更に有する。この最新検出時刻は、対応する状態量代表値及び状態量変化性を算出するのに用いられた状態量の検出時刻のうち最新のものである。
【００７２】
経過時間算出部１８は、複数の位置のそれぞれについて、現在時刻に対する最新検出時刻の差、すなわち経過時間を算出する。次いで、環境地図更新部１６は、経過時間に基づいて状態量代表値及び状態量変化性を更新する。
【００７３】
経過時間が短いときには、経過時間が長いときに比べて、空間の状況が変化している可能性は低い。したがって、環境地図情報を更新する必要性は低い。逆に、経過時間が長いときには、経過時間が短いときに比べて、空間の状況が変化している可能性は高い。したがって、環境地図情報を更新する必要性が高い。
【００７４】
そこで本発明による第４実施例では、経過時間に基づいて重み付け係数Ｋを設定している。具体的には、経過時間が短いときには、経過時間が長いときに比べて、重み付け係数Ｋが大きく設定される。重み付け係数Ｋが大きく設定されると、上述の更新の計算式からわかるように、新たに算出された状態量代表値及び状態量変化性の重み付けが小さくなる。
【００７５】
図１９及び図２０は本発明による第４実施例の重み付け係数Ｋの種々の例を示している。図１９に示される例では、経過時間が短くなるにつれて重み付け係数Ｋは大きくなる。図２０に示される例では、経過時間があらかじめ定められた設定時間よりも長いときには重み付け係数Ｋは比較的小さな値、例えばゼロに設定され、経過時間が設定時間よりも短いときには重み付け係数Ｋは比較的大きな値、例えば１に設定される。その結果、経過時間に応じて、新たに算出された状態量代表値及び状態量変化性の重み付けを適切に設定することができる。
【００７６】
次に、本発明による第５実施例を説明する。以下では、本発明による第２実施例との相違点を説明する。
【００７７】
上述した本発明による第２実施例では、或る位置の状態量が新たに検出されると、当該或る位置の状態量代表値及び状態量変化性が更新される。ところが、このように状態量が新たに検出されたすべての位置において更新が行われると、車両Ｖの電子制御ユニット１０ｖの負荷が増大するおそれがあり、また、環境地図情報の更新に長時間を要するおそれがある。
【００７８】
そこで、本発明による第５実施例では、環境地図更新部１６は、環境地図記憶装置３内に記憶されている環境地図情報Ｍの位置のうち更新すべき位置である更新対象位置を決定し、更新対象位置の状態量代表値及び状態量変化性を更新する。これに対し、更新対象位置以外の位置は更新されない。その結果、環境地図情報の更新を簡単にかつ短時間で行うことができる。次に、更新対象位置の種々の決定例を説明する。
【００７９】
更新対象位置の第１決定例では、更新対象の環境地図情報の状態量変化性に基づいて、更新対象位置が決定される。一例では、更新対象の環境地図情報の状態量変化性があらかじめ定められた下限値よりも高い位置が、更新対象位置に決定される。言い換えると、状態量変化性が低い位置は更新されない。状態量変化性がかなり低い位置は、当該位置の状況が変化した可能性がかなり低いからである。或る位置の状況が変化した場合には、当該位置の環境地図情報を更新すべきである。
【００８０】
更新対象位置の第２決定例では、更新対象の環境地図情報の状態量代表値と、新たに算出された状態量代表値とに基づいて、更新対象位置が決定される。一例では、更新対象の環境地図情報の状態量代表値と、新たに算出された状態量代表値との差（絶対値）があらかじめ定められた第１の設定値よりも大きい位置が、更新対象位置に決定される。状態量代表値が大幅に変化した位置では、当該位置の状況が変化した可能性が高いからである。
【００８１】
更新対象位置の第３決定例では、更新対象の環境地図情報の状態量変化性と、新たに算出された状態量変化性とに基づいて、更新対象位置が決定される。一例では、更新対象の環境地図情報の状態量変化性と、新たに算出された状態量変化性との差（絶対値）があらかじめ定められた第２の設定値よりも大きい位置が、更新対象位置に決定される。状態量変化性が大幅に変化した位置では、当該位置の状況が変化した可能性が高いからである。
【００８２】
更新対象位置の第４決定例では、更新対象の環境地図情報の状態量代表値ＳＱ０及び状態量変化性ＶＡ０と、新たに算出された状態量代表値ＳＱＮとに基づいて、更新対象位置が決定される。一例では、次式で表される指標値ＩＤＸがあらかじめ定められた第３の設定値よりも大きい位置が、更新対象位置に決定される。
ＩＤＸ＝｜ＳＱ０−ＳＱＮ｜／ＶＡ０
【００８３】
上述した更新対象位置の第２決定例では、或る位置の状態量代表値が大幅に変化した場合には、当該或る位置の状況が変化した可能性が高いと判断される。しかしながら、状態量変化性が高い位置では、状態量代表値は変化しやすい。このため、状態量変化性が高い位置では、状態量代表値が大幅に変更したとしても、当該位置の状況が変わった可能性は低いと考えることもできる。逆に、状態量変化性が低い位置、すなわち状態量代表値が変化しにくい位置において、状態量代表値が大幅に変化したときには、当該位置の状況が変化した可能性が高いと考えることができる。一方、上述の指標値ＩＤＸは、状態量変化性ＶＡ０が大きいときには小さい値をとり、状態量変化性ＶＡ０が小さいときに状態量代表値の変化幅が大きいと大きい値をとる。そこで更新対象位置の第４決定例では、指標値ＩＤＸが大きい位置が、更新対象位置に決定される。
【００８４】
更新対象位置の第５決定例では、更新対象の環境地図情報の状態量代表値及び状態量変化性と、新たに算出された状態量代表値及び状態量変化性とに基づいて、更新対象位置が決定される。一例では、更新対象の環境地図情報の状態量変化性及び新たに算出された状態量変化性が共にあらかじめ定められた第４の設定値よりも低く、かつ、更新対象の環境地図情報の状態量代表値と、新たに算出された状態量代表値との差（絶対値）があらかじめ定められた第５の設定値よりも大きい位置が、更新対象位置に決定される。言い換えると、状態量変化性が低く維持されつつ状態量代表値が大幅に変化した位置又は領域が、更新対象位置に決定される。
【００８５】
準静的物体が移動した場合、又は、静的物体が生成されもしくは消滅された場合（例えば、建物の建築もしくは解体）には、対応する位置又は領域の状態量変化性が低く維持されつつ状態量代表値が大幅に変化する。したがって、上述の例では、準静的物体が移動した位置もしくは領域、又は、静的物体が生成されもしくは消滅された位置もしくは領域が、更新対象位置に決定されるということになる。
【００８６】
更に具体的に説明すると、この例において、準静的物体が移動した場合には、準静的物体の従前の位置及び新たな位置が更新対象位置に決定される。具体的には、準静的物体の従前の位置では、状態量変化性が低く維持されつつ状態量代表値が大幅に減少した位置又は領域が更新対象位置に決定される。また、準静的物体の新たな位置では、状態量変化性が低く維持されつつ状態量代表値が大幅に増大した位置又は領域が更新対象位置に決定される。この場合、状態量代表値が大幅に減少した領域と、状態量代表値が大幅に増大した領域とに対しパターンマッチングを行うことによって、当該準静的物体の形状が維持されつつ、環境地図情報が更新される。したがって、環境地図情報をより正確に更新することができる。
【００８７】
一方、静的物体が生成されもしくは消滅された場合には、状態量変化性が低く維持されつつ状態量代表値が大幅に変化した位置又は領域と、その周囲とが更新対象位置に決定される。建物等が建築され又は解体された場合には、その周囲の状況も変化した可能性が高いからである。
【００８８】
或る位置の状態量変化性が低く維持されつつ状態量代表値が大幅に変化した場合、当該変化が準静的物体の移動によるものなのか、静的物体の生成等によるものであるかは、例えば次のようにして判別できる。すなわち、当該変化が生じた位置又は領域の面積又は体積が小さいとき、パターンマッチングの相手が存在するとき、又は、当該変化が短い時間オーダー（例えば日、週、月のオーダー）で発生したときには、当該変化が準静的物体の移動によるものと判別される。これに対し、当該変化が生じた位置又は領域の面積又は体積が大きいとき、パターンマッチングの相手が存在しないとき、又は、当該変化が長い時間オーダー（例えば年のオーダー）で発生したときには、当該変化が静的物体の生成等によるものと判別される。
【００８９】
更新対象位置の第６決定例では、位置ごとにあらかじめ設定された更新インターバルでもって、当該位置の環境地図情報が繰り返し更新される。言い換えると、対応する更新インターバルに応じて定まる更新時期が到来した位置が更新対象位置に決定される。この場合、更新インターバルが短く設定された位置では、環境地図情報の精度がより高められる。これに対し、更新インターバルが長く設定された位置では、電子制御ユニット１０の計算負荷が低減される。
【００９０】
更新インターバルは例えば次のようにして設定される。更新インターバルの第１設定例では、或る位置の更新インターバルは、更新対象の環境地図情報の当該位置の状態量変化性に応じて設定される。一例では、更新対象の環境地図情報の状態量変化性が低い位置では、更新対象の環境地図情報の状態量変化性が高い位置に比べて、更新インターバルが長く設定される。状態量変化性が低い位置では、当該位置の状況が変化している可能性が高いからである。
【００９１】
更新インターバルの第２設定例では、或る位置の更新インターバルは、更新対象の環境地図情報の当該位置の状態量状態量に応じて設定される。一例では、更新対象の環境地図情報の状態量代表値が小さい位置では、更新対象の環境地図情報の状態量代表値が大きい位置に比べて、更新インターバルが短く設定される。障害物が存在する状態から障害物が存在しない状態への変化よりも、障害物が存在しない状態から障害物が存在する状態への変化を、より確実に把握する必要があるからである。
【００９２】
更新対象位置の第７決定例では、外部情報に基づいて、更新対象位置が決定される。この外部情報は、例えば、道路工事が行われる場所を表す情報、建築物が建設又は解体された場所を表す情報である。
【００９３】
更新対象位置の第８決定例では、まず更新対象領域が選択され、次いで、選択された更新対象領域に属する位置が更新対象位置に決定される。この更新対象領域は、例えば、都道府の単位、市区町村の単位、道路の単位、もしくは、交差点の単位で区画された領域、もしくは一定の面積を有するように区画された領域である。別の更新対象領域が選択されると、更新対象位置が変更される。
【００９４】
ところで、環境地図情報Ｍが上述した基本形状等を用いて表現されている場合にも、上述した環境地図情報の更新を行うことができる。この場合の基本形状等の更新について説明する。例えば、更新対象の環境地図情報Ｍに物体を表す基本形状が含まれており、かつ、この物体が移動した場合には、準静的物体の従前の位置にある基本形状が削除され、物体の新たな位置に新たな基本形状が形成される。物体が変形した場合には、物体を表す基本形状が変更される（例えば、直方体から円柱へ）。あるいは、基本形状が削除され、例えばボクセルに戻される。
【００９５】
ところで、本発明による第１実施例では、環境地図作成システムＡの全体が車両に搭載されている。これに対し、図２１に示される実施例では、環境地図作成システムＡの一部が車両Ｖに搭載され、残りがサーバＳに搭載される。この場合、環境地図記憶装置３は環境地図記憶装置３ｖおよび環境地図記憶装置３ｓを備える。また、電子制御ユニット１０は電子制御ユニット１０ｖ及び電子制御ユニット１０ｓを備える。車両Ｖには、外部センサ１、ＧＰＳ受信部２、環境地図記憶装置３ｖ、及び電子制御ユニット１０ｖが搭載される。サーバＳには環境地図記憶装置３ｓ及び電子制御ユニット１０ｓが搭載される。図２１に示される例では、電子制御ユニット１０ｖは、環境認識部１２、状態量変化性算出部１３、及び状態量代表値算出部１４を備え、電子制御ユニット１０ｓは環境地図作成部１５を備える。また、電子制御ユニット１０ｖと電子制御ユニット１０ｓとはネットワークＮＷを介して互いに通信可能になっている。
【００９６】
この場合、車両Ｖにおいて、位置情報及び状態量が検出され、状態量代表値及び状態量変化性が算出される。これら状態量代表値及び状態量変化性はサーバＳに送信され、サーバＳにおいて環境地図情報が作成される。作成された環境地図情報は環境地図記憶装置３ｓに記憶される。車両Ｖからは、環境地図記憶装置３ｓ内に記憶されている環境地図情報が読み込まれ、環境地図記憶装置３ｖ内に記憶される。車両Ｖでは環境地図記憶装置３ｖ内の環境地図情報を用いて自動運転が行われる。
【００９７】
このようにすると、複数の車両Ｖによって算出された状態量代表値及び状態量変化性を用いて環境地図情報を作成することができる。したがって、環境地図情報の精度をより高めることができる。また、車両Ｖの電子制御ユニット１０ｖの負荷を低減することもできる。更に、状態量代表値及び状態量変化性のデータ量は、計測データとして状態量のデータ量よりもかなり小さい。したがって、図２１に示される実施例では、計測データ全体をサーバＳに送信する場合に比べて、通信負荷を低減することができる。なお、別の実施例（図示しない）では、サーバＳの電子制御ユニット１０ｓは、状態量変化性算出部１３及び状態量代表値算出部１４の一方又は両方も備える。
【００９８】
一方、本発明による第２実施例では、環境地図作成・更新システムＡＲの全体が車両に搭載されている。これに対し、図２２に示される実施例では、環境地図作成・更新システムＡＲの一部が車両Ｖに搭載され、残りがサーバＳに搭載される。この場合、環境地図記憶装置３は環境地図記憶装置３ｖおよび環境地図記憶装置３ｓを備える。また、電子制御ユニット１０は電子制御ユニット１０ｖ及び電子制御ユニット１０ｓを備える。車両Ｖには、外部センサ１、ＧＰＳ受信部２、環境地図記憶装置３ｖ、及び電子制御ユニット１０ｖが搭載される。サーバＳには環境地図記憶装置３ｓ及び電子制御ユニット１０ｓが搭載される。図２２に示される例では、電子制御ユニット１０ｖは、環境認識部１２、状態量変化性算出部１３、及び状態量代表値算出部１４を備え、電子制御ユニット１０ｓは環境地図作成部１５及び環境地図更新部１６を備える。また、電子制御ユニット１０ｖと電子制御ユニット１０ｓとはネットワークＮＷを介して互いに通信可能になっている。環境地図記憶装置３ｓ内には、更新対象の環境地図情報が記憶されている。
【００９９】
この場合、車両Ｖにおいて、位置情報及び状態量が新たに検出され、状態量代表値及び状態量変化性が新たに算出される。新たに算出された状態量代表値及び状態量変化性はサーバＳに送信され、サーバＳにおいて環境地図情報が更新される。更新済みの環境地図情報は環境地図記憶装置３ｓに記憶される。車両Ｖからは、環境地図記憶装置３ｓ内に記憶されている更新済みの環境地図情報が読み込まれ、環境地図記憶装置３ｖ内に記憶される。車両Ｖでは環境地図記憶装置３ｖ内の環境地図情報を用いて自動運転が行われる。別の実施例（図示しない）では、サーバＳの環境地図記憶装置３ｓは、互いに異なる更新対象環境地図記憶装置と、更新済み環境地図記憶装置とを備える。更新対象環境地図記憶装置には更新対象の環境地図情報が記憶されている。更新済み環境地図記憶装置には、更新済みの環境地図情報が記憶される。
【０１００】
この場合にも、環境地図情報の精度をより高めることができ、車両Ｖの電子制御ユニット１０ｖの負荷を低減することができる。なお、本発明による第３実施例及び第４実施例の場合も同様であるので、説明を省略する。
【０１０１】
図２３は、環境地図情報Ｍの別の実施例を示している。図２３に示される実施例では、環境地図情報Ｍは、空間内の複数の位置をそれぞれ表す位置情報と、それぞれ対応する位置情報と関連付けられた状態量変化性と、を有し、状態量代表値を有していない。この場合にも、状態量変化性により、複数の位置の状況を把握することができる。また、環境地図情報Ｍの作成時間が短縮され、環境地図情報Ｍのデータ量が低減される。
【０１０２】
環境地図情報Ｍが図２３のように構成される場合の、環境地図作成システムＡの一例が図２４に示される。図１に示される環境地図作成システムＡと比較すると、図２４に示される環境地図作成システムＡは、状態量代表値算出部１４を備えていない。この場合、複数の位置のそれぞれについて、位置情報及び状態量が検出され、検出された状態量から状態量変化性が算出され、算出された状態量変化性が対応する位置情報と関連付けて環境地図記憶装置３内に記憶される。
【０１０３】
また、環境地図情報Ｍが図２３のように構成される場合の、環境地図作成・更新システムＡＲの一例が図２５に示される。図１０に示される環境地図作成システムＡと比較すると、図２５に示される環境地図作成・更新システムＡは、状態量代表値算出部１４を備えていない。この場合、複数の位置のそれぞれについて、位置情報及び状態量が新たに検出され、新たに検出された状態量から状態量変化性が新たに算出され、新たに算出された状態量変化性を用いて更新対象の状態量変化性が更新され、更新済みの状態量変化性が対応する位置情報と関連付けて環境地図記憶装置３内に記憶される。なお、図２３に示される例においても、本発明による第３実施例及び第４実施例を適用できる。
【符号の説明】
【０１０４】
Ａ    環境地図作成システム
ＡＲ    環境地図更新システム
１    外部センサ
２    ＧＰＳ受信部
３    環境地図記憶装置
１０    電子制御ユニット
１２    環境認識部
１３    状態量変化性算出部
１４    状態量代表値算出部
１５    環境地図作成部
１６    環境地図更新部
１７    信頼度算出部
１８    経過時間算出部
Ｍ    環境地図情報
ＭＲ    更新済みの環境地図情報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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