車両用車線認識装置
【課題】コスト負担を抑制しつつ、投受光器との通信を行なう際に車両の走行している車線を認識することが可能な車両用車線認識装置を提供すること。
【解決手段】光ビーコンから情報を取得可能な車両に搭載される車両用車線認識装置であって、車両の位置を取得する車両位置取得手段と、地図データを記憶した地図データ記憶手段と、車両周辺を撮像する撮像手段と、前記車両位置取得手段により取得された車両の位置、及び前記地図データを用いて、前記光ビーコンが存在すると予想される所定エリアに車両が接近しているか否かを判定し、前記所定エリアに車両が接近していると判定した場合に前記撮像手段を作動させる制御手段と、を備える車両用車線認識装置。
【解決手段】光ビーコンから情報を取得可能な車両に搭載される車両用車線認識装置であって、車両の位置を取得する車両位置取得手段と、地図データを記憶した地図データ記憶手段と、車両周辺を撮像する撮像手段と、前記車両位置取得手段により取得された車両の位置、及び前記地図データを用いて、前記光ビーコンが存在すると予想される所定エリアに車両が接近しているか否かを判定し、前記所定エリアに車両が接近していると判定した場合に前記撮像手段を作動させる制御手段と、を備える車両用車線認識装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビーコンから情報を取得可能な車両に搭載される車両用車線認識装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＶＩＣＳ（登録商標）センターで編集、処理された渋滞や交通規制などの道路交通情報を車両に送信し、車載機において文字・図形で表示する情報通信システムが実用化されている。道路交通情報を車両に送信する手段としては、ＦＭ多重放送、電波ビーコン、光ビーコンが用いられている。このうち光ビーコンは、道路に懸架された投受光器を有し、車両との間で近赤外線を通信媒体とした光通信を行なう無線標識であり、通信可能領域をほぼ車線幅程度に絞ることが可能であるため、車線に応じた異なる情報提供（例えば、右折車線を走行している場合は、右折先の渋滞情報を提供する等）が可能となる。これに伴い、各投受光器からは、対応する車線毎に異なるＩＤ番号を含む信号が送信される。
【０００３】
これに関連した車線別情報提供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）。この装置では、ある投受光器からの情報（ＩＤ番号）に基づき車両の走行車線を特定し、その後、白線認識カメラによって次の交差点までの間に行なわれた車線変更を検知して走行車線を修正している。
【０００４】
また、車載機と路側装置からなる路車間通信システムについての発明が開示されている（例えば、特許文献２参照）。このシステムでは、各車線に対応した投受光器と、各投受光器に対応する車線それぞれに設けた感知領域において車両を感知する車両感知器とを備えている。
【０００５】
また、投受光器が、対応する車線に設けた所定範囲の通信領域において車載機から送信されるアップリンク情報を受信すると、当該投受光器に対応する車線の車線番号とアップリンク情報に含まれる車両ＩＤとを対応付けた車線通知情報を含むダウンリンク情報を、投受光器から車載機に対して送信する路車間通信システムについての発明が開示されている（例えば、特許文献３参照）。このシステムでは、車両において車両ＩＤが１つの車線番号に対応付けられていないと判断した場合、アップリンク情報の送信を継続する制御を行なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３２８５２１号公報
【特許文献２】特開２００８−１４０１２１号公報
【特許文献３】特開２００８−１５８８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、光ビーコンでは、通信可能領域をほぼ車線幅程度に絞ることが可能であるが、通信可能領域を完全にある車線内に限定している訳ではなく、隣接する二つの投受光器の双方と通信可能な重複領域が道路区画線上等に存在する。図１は、係る様子を概念的に示す図である。この重複領域を車両が走行していると、二つの投受光器から情報を取得してしまうため、車線を認識できない場合が生じる。
【０００８】
特許文献１に記載の装置では、重複領域を車両が走行している場合についての考慮がなされておらず、投受光器の下を通過した際に車線を認識できない場合が生じる。また、その後の車線変更を常時確認しなければならないため、白線認識カメラの電力消費や画像認識に係る処理負担、耐久性の問題が大きい。
【０００９】
一方、特許文献２及び３に記載のシステムでは、重複領域を車両が走行している場合についての考慮がなされている。
【００１０】
しかしながら、特許文献２に記載のシステムでは、車両感知器を同タイミングで通過する並走車両が存在する場合に車線を認識できないことになる。また、車両感知器を投受光器に対応させて設置するコスト負担が大きい。
【００１１】
また、特許文献３に記載のシステムでは、繰り返し複数の投受光器との通信が成立する可能性があり、十分な対策であるとはいえない。
【００１２】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、コスト負担を抑制しつつ、光ビーコンによって車両の走行している車線を認識することが可能な車両用車線認識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】
【００１３】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
光ビーコンから情報を取得可能な車両に搭載される車両用車線認識装置であって、
車両の位置を取得する車両位置取得手段と、
地図データを記憶した地図データ記憶手段と、
車両周辺を撮像する撮像手段と、
前記車両位置取得手段により取得された車両の位置、及び前記地図データを用いて、前記光ビーコンが存在すると予想される所定エリアに車両が接近しているか否かを判定し、前記所定エリアに車両が接近していると判定した場合に前記撮像手段を作動させる制御手段と、
を備える車両用車線認識装置である。
【００１４】
この本発明の一態様によれば、撮像手段を必要に応じて作動させるため、コスト負担を抑制することができる。そして、撮像手段の撮像画像を解析することにより、光ビーコンによって車両の走行している車線を認識することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、コスト負担を抑制しつつ、光ビーコンによって車両の走行している車線を認識することが可能な車両用車線認識装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】隣接する二つの投受光器の双方と通信可能な重複領域が道路区画線上等に存在する様子を概念的に示す図である。
【図２】本発明の一実施例に係る車両用車線認識装置１のシステム構成例である。
【図３】カメラ作動制御部３３が実行する特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】図３のフローチャートの説明を補助するための補助説明図である。
【図５】車両が道路区画線を跨ぐ、或いは車線内で片側に寄った状態で走行している様子を示す図である。
【図６】車両が道路区画線を跨ぐ、或いは車線内で片側に寄った状態で走行している場合に、いずれの車線を走行しているかを判断する様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について、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】
【００１８】
以下、図面を参照し、本発明の一実施例に係る車両用車線認識装置１について説明する。車両用車線認識装置１は、道路に懸架された投受光器（ビーコンヘッド）を有する光ビーコンからの情報を受信可能な車両に搭載される装置である。
【００１９】
投受光器は、基本的に各車線に対応して備えられており、ダウンリンク情報（センターから投受光器を介して車両へ送信される情報）を送出する発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）と、車載機からのアップリンク情報（車両から投受光器を介してセンターへ送信される情報）を受信するフォトセンサとを備えている。
【００２０】
図２は、本発明の一実施例に係る車両用車線認識装置１のシステム構成例である。車両用車線認識装置１は、主要な構成として、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機１０と、ＩＮＳ（Inertial Navigation System）用センサ１２と、記憶装置２０と、ナビゲーション制御用ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０と、車線認識制御用ＥＣＵ５０と、を備える。
【００２１】
ＧＰＳ受信機１０は、ＧＰＳ衛星が送信する電波を受信し、これを復調して当該電波に含まれる航法メッセージ（衛星信号）をナビゲーション制御用ＥＣＵ３０に送信する。航法メッセージは、衛星軌道に関する情報や衛星時計の補正値、電離層の補正係数、衛星自身の動作状態を示すヘルスメッセージ等を含む。
【００２２】
ＩＮＳ用センサ１２は、例えば車速センサやジャイロセンサが含まれる。ＩＮＳ用センサ１２の出力は、ナビゲーション制御用ＥＣＵ３０に送信される。
【００２３】
記憶装置２０は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）ドライブ、ＣＤ−Ｒ（Compact Disc-Recordable）ドライブ、フラッシュメモリ等の記憶装置であり、その記憶媒体には地図データ２２が記憶されている。地図データ２２は、例えば、交差点等を表し、座標（緯度、経度）を有するノード点と、ノード点を接続し、道路幅や道路曲率、車線数が付随して記憶されたリンクと、により道路形状を表現している。また、地図データ２２は、光ビーコンアプリ（後述）の対象交差点である信号有り交差点の位置、及び一時停止交差点（以下、対象交差点と称する）の位置を含んでいる。
【００２４】
ナビゲーション制御用ＥＣＵ３０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ユニットであり、その他、フラッシュメモリ等の一時記憶装置や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、ナビゲーション制御用ＥＣＵ３０は、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵが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、車両位置算出部３１と、カメラ作動制御部３３と、を備える。
【００２５】
車両位置算出部３１は、複数のＧＰＳ衛星からの航法メッセージを解析し、車両の位置（緯度、経度、及び高度をいう）を算出する。具体的には、航法メッセージに含まれる衛星軌道の情報等から各ＧＰＳ衛星のワールド座標系（例えばWGS84）における位置（Ｘｓ,Ｙｓ,Ｚｓ）を算出し、電波の到達時間（到達時刻−発信時刻）に光速を乗じて各ＧＰＳ衛星と車両との間の擬似距離を算出し、複数のＧＰＳ衛星について算出される擬似距離及び位置を用いて、三角測量の原理により車両の位置を算出する。また、車両位置算出部３１は、ＩＮＳ用１２の出力等に基づいて車両の位置を補正する。
【００２６】
ナビゲーション制御用ＥＣＵ３０には、情報入出力装置３５が接続される。情報入出力装置３５は、例えばタッチパネルとして構成された液晶ディスプレイやスピーカー、専用スイッチ等を含む。
【００２７】
出力制御部３２は、車両位置算出部３１が算出した車両の位置からユーザーにより設定された目的地に至る推奨経路を生成し、ナビゲーション表示や音声案内が行なわれるように情報入出力装置３５を制御する。
【００２８】
また、ナビゲーション制御用ＥＣＵ３０には、光ビーコン送受信ユニット４０が接続されている。光ビーコン送受信ユニット４０は、光ビーコン送受信機４２と、情報解析装置４４と、を有する。光ビーコン送受信機４２は、道路に懸架された投受光器（ビーコンヘッド）との間で近赤外線を通信媒体とした光通信を行ない、センターからの情報を取得する。出力制御部３２は、光ビーコン送受信ユニット４０から道路交通情報が入力されると、交差点間の距離が所定距離以上であることを条件に、道路交通情報をナビゲーション表示に代えて表示したり、重畳表示したりするように情報入出力装置３５を制御する（光ビーコンアプリの作動）。
【００２９】
カメラ作動制御部３３については後述する。
【００３０】
車線認識制御用ＥＣＵ５０には、カメラ５５が接続されている。カメラ５５は、例えば、車体後部のバンパーやナンバープレート周辺等に設置され、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を利用したカメラと広角レンズを有する。カメラ５５は、車両後方の斜め下方に向いた光軸を有し、車両後方を撮像する。カメラ５５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って生成される画像信号として、定期的に（例えば、撮像フレーム毎に）車線認識制御用ＥＣＵ５０に送信される。なお、このような態様のカメラ５５は、駐車時に車両後方の風景を表示するシステムに用いられるカメラと共用可能であり、新たな設備負担を生じさせることなく実現可能である。
【００３１】
車線認識制御用ＥＣＵ５０は、例えば、カメラ５５の撮像画像に対して２値化処理や特徴点抽出処理等を行うことにより、道路上の道路区画線に該当すると考えられる画素（道路区画線候補点）を選出し、選出した道路区画線候補点のうち直線的に並んだものを道路区画線の輪郭であると認識する。道路区画線の輪郭が認識されると、それが白線実線で描画されたものであるか、白線破線で描画されたものであるかをパターンマッチング等の手法により判別する。
【００３２】
そして、地図データ２２に含まれる車線数のデータを用いて車線認識を行なう。例えば、車両が走行している道路が３車線の道路であり、車両から見て右側の道路区画線が実線であって左側の道路区画線が破線であれば、車両は左から３車線目の道路を走行していると判る。また、後述するように、車線の中心部を走行していない場合（道路区画線を跨ぐような状態で走行している場合）は、車両中心軸と左右の道路区画線との距離に基づいていずれの車線を走行しているかを判断することができる。
【００３３】
なお、車線認識制御用ＥＣＵ５０は、独立した制御装置ではなく、ナビゲーション制御用ＥＣＵ３０等に統合されてもよい。逆に、後述するカメラ作動制御部３３の機能を、ナビゲーション制御用ＥＣＵ３０ではなく車線認識制御用ＥＣＵ５０が有するものとしてもよい。
【００３４】
ところで、このような車線認識のためにカメラ５５を常時作動させるものとすると、カメラ５５の電力消費や画像認識に係る処理負担、耐久性の問題が大きい。そこで、本実施例では、カメラ作動制御部３３において、車線認識が特に必要となる場面にカメラ５５を作動させるように制御を行なうものとした。なお、カメラ作動制御部３３が、ナビゲーション制御用ＥＣＵ３０ではなく車線認識制御用ＥＣＵ５０の一機能であっても構わない。
【００３５】
図３は、カメラ作動制御部３３が実行する特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。また、図４は、係るフローチャートの説明を補助するための補助説明図である。
【００３６】
まず、自車両の前方に存在する交差点が、前述した対象交差点であるか否かを判定する（Ｓ１００；図４における条件（１））。車両の前方に存在する交差点が、前述した対象交差点でないと判定した場合は、何も処理を行なわずに本フローの１ルーチンを終了する。
【００３７】
自車両の前方に存在する交差点が、前述した対象交差点であると判定した場合は、車両の前後に存在する交差点間の距離Ｌ１が、光ビーコンアプリの動作下限距離Ｌｍｉｎ１以上であるか否かを判定する（Ｓ１０２；図４における条件（２））。距離Ｌ１が動作下限距離Ｌｍｉｎ１未満であると判定した場合は、何も処理を行なわずに本フローの１ルーチンを終了する。
【００３８】
距離Ｌ１が動作下限距離Ｌｍｉｎ１以上であると判定した場合は、車両前方の交差点までの距離Ｌ２を算出する（Ｓ１０４）。本ステップの距離算出は、例えば、車両位置算出部３１が算出した車両の位置と、車両前方の交差点の位置とを比較して行なうことができる。
【００３９】
次に、車両前方の交差点までの距離Ｌ２が、光ビーコンが設置される交差点からの予想距離範囲の上限Ｌｍａｘ２と車線認識に必要な距離Ｌｌａｎｅの和以下であるか否かを判定する（Ｓ１０６）。距離Ｌ２が、上限距離Ｌｍａｘ２と距離Ｌｌａｎｅの和を超える場合は、これ以下となるまで待機する。ここで、上限距離Ｌｍａｘ２は、例えば一定値としてＲＯＭ等に予め記憶されていてもよいし、交差点間の距離Ｌ１に応じた関数として導出されてもよい。なお、本ステップの処理が、特許請求の範囲における、「前記車両位置取得手段により取得された車両の位置、及び前記地図データを用いて、前記光ビーコンを送信する投受光器が存在しうる所定エリアに車両が接近しているか否かを判定し」に相当する。
【００４０】
距離Ｌ２が、上限距離Ｌｍａｘ２と距離Ｌｌａｎｅの和以下となると、カメラ５５を作動させて車線認識制御用ＥＣＵ５０に車線認識を開始させる（Ｓ１０８；図４における（３））。
【００４１】
そして、車両前方の交差点までの距離Ｌ２が、光ビーコンが設置される予想距離の上限Ｌｍａｘ２以下となるまで待機する（Ｓ１１０）。
【００４２】
距離Ｌ２が上限Ｌｍａｘ２以下となると、光ビーコンから情報を受信したか否かを判定し（Ｓ１１２）、これを距離Ｌ２が、投受光器が設置される予想距離の下限Ｌｍｉｎ２となるまで継続する（Ｓ１１４）。距離Ｌ２が予想距離の下限Ｌｍｉｎ２となるまで光ビーコンからの情報を受信しなかった場合は、カメラ５５の作動を停止させて（Ｓ１１６）本フローの１ルーチンを終了する。
【００４３】
一方、その間に光ビーコンからの情報を受信した場合は、複数の投受光器からの情報を受信したか否かを判定する（Ｓ１１８）。「複数の投受光器からの情報を受信した」という状態は、前述の如く、隣接する二つの投受光器の双方と通信可能な重複領域を車両が走行していることにより発生する。
【００４４】
複数の投受光器からの情報を受信していない場合は、受信した情報に基づき道路交通情報を提供する（Ｓ１２０）。
【００４５】
複数の投受光器からの情報を受信した場合は、車両が道路区画線を跨ぐ、或いは車線内で片側に寄った状態で走行していると判断される（図５参照）。この場合、以下の手法により左右いずれの車線を走行しているかを判断する。係る処理は、例えば車線認識制御用ＥＣＵ５０により行なわれる。
【００４６】
図６は、車両が道路区画線を跨ぐ、或いは車線内で片側に寄ったような状態で走行している場合に、いずれの車線を走行しているかを判断する様子を示す図である。車線認識制御用ＥＣＵ５０は、道路区画線が画像に占める位置に基づいて、車両中心軸と左右の道路区画線との距離Ｌ、Ｒを導出する。
【００４７】
距離Ｌ及びＲの双方が判明した場合は、図示するように、距離Ｌ＜距離Ｒであれば、光ビーコンからの情報が示す複数の車線のうち右側車線（車線番号でいうと番号の大きい車線）を走行していると判断できる。逆に、距離Ｌ＞距離Ｒであれば、左側車線（車線番号でいうと番号の小さい車線）を走行していると判断できる。
【００４８】
距離Ｌ及びＲのうちいずれか一方が不明である場合は、図示するように、距離Ｌが不明で且つ距離Ｒ＜半車線幅Ｄ／２であれば、光ビーコンからの情報が示す複数の車線のうち左側車線を走行していると判断できる。逆に、距離Ｒが不明で且つ距離Ｌ＜半車線幅Ｄ／２であれば、左側車線を走行していると判断できる。
【００４９】
フローチャートの説明に戻る。複数の投受光器からの情報を受信した場合は、距離Ｌ及びＲの双方が判明しており距離Ｌ＞距離Ｒである条件と、距離Ｌが不明（図中、＊で示した）で且つ距離Ｒ＜半車線幅である条件のいずれか一方を満たすか否かを判定する（Ｓ１２２）。
【００５０】
Ｓ１２２で肯定的な判定を得た場合は、光ビーコンからの情報が示す複数の車線のうち左側車線を走行していると判断する。従って、車両から見て左側の投受光器から受信した情報に基づき道路交通情報を提供する（Ｓ１２４）。
【００５１】
Ｓ１２２で否定的な判定を得た場合は、距離Ｌ及びＲの双方が判明しており距離Ｌ＜距離Ｒである条件と、距離Ｒが不明（図中、＊＊で示した）で且つ距離Ｌ＜半車線幅である条件のいずれか一方を満たすか否かを判定する（Ｓ１２６）。
【００５２】
Ｓ１２６で肯定的な判定を得た場合は、光ビーコンからの情報が示す複数の車線のうち右側車線を走行していると判断する。従って、車両から見て右側の投受光器から受信した情報に基づき道路交通情報を提供する（Ｓ１２８）。
【００５３】
Ｓ１２２とＳ１２６の双方で否定的な判定を得た場合は、車両が走行している車線が不明であるため、道路交通情報の提供を行なわない。
【００５４】
Ｓ１１８〜Ｓ１２８の処理を終了すると、カメラ５５の作動を停止させて（Ｓ１１６）本フローの１ルーチンを終了する。
【００５５】
以上説明した本実施例の車両用車線認識装置１によれば、車両前方の交差点までの距離Ｌ２が、光ビーコンが設置される交差点からの予想距離範囲の上限Ｌｍａｘ２と車線認識に必要な距離Ｌｌａｎｅの和以下となったときに、カメラ５５を作動させて車線認識制御用ＥＣＵ５０に車線認識を開始させるため、光ビーコンによって車両の走行している車線を認識することができる。また、カメラ５５の作動時間を必要な場面に限定することができるため、コスト負担を抑制することができる。
【００５６】
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。
【００５７】
例えば、カメラ５５は、車両後方を撮像するものではなく、車両前方を撮像するものであってよい。この場合、車線維持制御システム等に用いられるカメラが共用可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
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。
【符号の説明】
【００５９】
１ 車両用車線認識装置
１０ ＧＰＳ受信機
１２ ＩＮＳ用センサ
２０ 記憶装置
２２ 地図データ
３０ ナビゲーション制御用ＥＣＵ
３１ 車両位置算出部
３２ 出力制御部
３３ カメラ作動制御部
４０ 光ビーコン送受信ユニット
４２ 光ビーコン送受信機
４４ 情報解析装置
５０ 車線認識制御用ＥＣＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビーコンから情報を取得可能な車両に搭載される車両用車線認識装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＶＩＣＳ（登録商標）センターで編集、処理された渋滞や交通規制などの道路交通情報を車両に送信し、車載機において文字・図形で表示する情報通信システムが実用化されている。道路交通情報を車両に送信する手段としては、ＦＭ多重放送、電波ビーコン、光ビーコンが用いられている。このうち光ビーコンは、道路に懸架された投受光器を有し、車両との間で近赤外線を通信媒体とした光通信を行なう無線標識であり、通信可能領域をほぼ車線幅程度に絞ることが可能であるため、車線に応じた異なる情報提供（例えば、右折車線を走行している場合は、右折先の渋滞情報を提供する等）が可能となる。これに伴い、各投受光器からは、対応する車線毎に異なるＩＤ番号を含む信号が送信される。
【０００３】
これに関連した車線別情報提供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）。この装置では、ある投受光器からの情報（ＩＤ番号）に基づき車両の走行車線を特定し、その後、白線認識カメラによって次の交差点までの間に行なわれた車線変更を検知して走行車線を修正している。
【０００４】
また、車載機と路側装置からなる路車間通信システムについての発明が開示されている（例えば、特許文献２参照）。このシステムでは、各車線に対応した投受光器と、各投受光器に対応する車線それぞれに設けた感知領域において車両を感知する車両感知器とを備えている。
【０００５】
また、投受光器が、対応する車線に設けた所定範囲の通信領域において車載機から送信されるアップリンク情報を受信すると、当該投受光器に対応する車線の車線番号とアップリンク情報に含まれる車両ＩＤとを対応付けた車線通知情報を含むダウンリンク情報を、投受光器から車載機に対して送信する路車間通信システムについての発明が開示されている（例えば、特許文献３参照）。このシステムでは、車両において車両ＩＤが１つの車線番号に対応付けられていないと判断した場合、アップリンク情報の送信を継続する制御を行なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３２８５２１号公報
【特許文献２】特開２００８−１４０１２１号公報
【特許文献３】特開２００８−１５８８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、光ビーコンでは、通信可能領域をほぼ車線幅程度に絞ることが可能であるが、通信可能領域を完全にある車線内に限定している訳ではなく、隣接する二つの投受光器の双方と通信可能な重複領域が道路区画線上等に存在する。図１は、係る様子を概念的に示す図である。この重複領域を車両が走行していると、二つの投受光器から情報を取得してしまうため、車線を認識できない場合が生じる。
【０００８】
特許文献１に記載の装置では、重複領域を車両が走行している場合についての考慮がなされておらず、投受光器の下を通過した際に車線を認識できない場合が生じる。また、その後の車線変更を常時確認しなければならないため、白線認識カメラの電力消費や画像認識に係る処理負担、耐久性の問題が大きい。
【０００９】
一方、特許文献２及び３に記載のシステムでは、重複領域を車両が走行している場合についての考慮がなされている。
【００１０】
しかしながら、特許文献２に記載のシステムでは、車両感知器を同タイミングで通過する並走車両が存在する場合に車線を認識できないことになる。また、車両感知器を投受光器に対応させて設置するコスト負担が大きい。
【００１１】
また、特許文献３に記載のシステムでは、繰り返し複数の投受光器との通信が成立する可能性があり、十分な対策であるとはいえない。
【００１２】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、コスト負担を抑制しつつ、光ビーコンによって車両の走行している車線を認識することが可能な車両用車線認識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】
【００１３】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
光ビーコンから情報を取得可能な車両に搭載される車両用車線認識装置であって、
車両の位置を取得する車両位置取得手段と、
地図データを記憶した地図データ記憶手段と、
車両周辺を撮像する撮像手段と、
前記車両位置取得手段により取得された車両の位置、及び前記地図データを用いて、前記光ビーコンが存在すると予想される所定エリアに車両が接近しているか否かを判定し、前記所定エリアに車両が接近していると判定した場合に前記撮像手段を作動させる制御手段と、
を備える車両用車線認識装置である。
【００１４】
この本発明の一態様によれば、撮像手段を必要に応じて作動させるため、コスト負担を抑制することができる。そして、撮像手段の撮像画像を解析することにより、光ビーコンによって車両の走行している車線を認識することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、コスト負担を抑制しつつ、光ビーコンによって車両の走行している車線を認識することが可能な車両用車線認識装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】隣接する二つの投受光器の双方と通信可能な重複領域が道路区画線上等に存在する様子を概念的に示す図である。
【図２】本発明の一実施例に係る車両用車線認識装置１のシステム構成例である。
【図３】カメラ作動制御部３３が実行する特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】図３のフローチャートの説明を補助するための補助説明図である。
【図５】車両が道路区画線を跨ぐ、或いは車線内で片側に寄った状態で走行している様子を示す図である。
【図６】車両が道路区画線を跨ぐ、或いは車線内で片側に寄った状態で走行している場合に、いずれの車線を走行しているかを判断する様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について、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】
【００１８】
以下、図面を参照し、本発明の一実施例に係る車両用車線認識装置１について説明する。車両用車線認識装置１は、道路に懸架された投受光器（ビーコンヘッド）を有する光ビーコンからの情報を受信可能な車両に搭載される装置である。
【００１９】
投受光器は、基本的に各車線に対応して備えられており、ダウンリンク情報（センターから投受光器を介して車両へ送信される情報）を送出する発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）と、車載機からのアップリンク情報（車両から投受光器を介してセンターへ送信される情報）を受信するフォトセンサとを備えている。
【００２０】
図２は、本発明の一実施例に係る車両用車線認識装置１のシステム構成例である。車両用車線認識装置１は、主要な構成として、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機１０と、ＩＮＳ（Inertial Navigation System）用センサ１２と、記憶装置２０と、ナビゲーション制御用ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０と、車線認識制御用ＥＣＵ５０と、を備える。
【００２１】
ＧＰＳ受信機１０は、ＧＰＳ衛星が送信する電波を受信し、これを復調して当該電波に含まれる航法メッセージ（衛星信号）をナビゲーション制御用ＥＣＵ３０に送信する。航法メッセージは、衛星軌道に関する情報や衛星時計の補正値、電離層の補正係数、衛星自身の動作状態を示すヘルスメッセージ等を含む。
【００２２】
ＩＮＳ用センサ１２は、例えば車速センサやジャイロセンサが含まれる。ＩＮＳ用センサ１２の出力は、ナビゲーション制御用ＥＣＵ３０に送信される。
【００２３】
記憶装置２０は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）ドライブ、ＣＤ−Ｒ（Compact Disc-Recordable）ドライブ、フラッシュメモリ等の記憶装置であり、その記憶媒体には地図データ２２が記憶されている。地図データ２２は、例えば、交差点等を表し、座標（緯度、経度）を有するノード点と、ノード点を接続し、道路幅や道路曲率、車線数が付随して記憶されたリンクと、により道路形状を表現している。また、地図データ２２は、光ビーコンアプリ（後述）の対象交差点である信号有り交差点の位置、及び一時停止交差点（以下、対象交差点と称する）の位置を含んでいる。
【００２４】
ナビゲーション制御用ＥＣＵ３０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ユニットであり、その他、フラッシュメモリ等の一時記憶装置や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、ナビゲーション制御用ＥＣＵ３０は、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵが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、車両位置算出部３１と、カメラ作動制御部３３と、を備える。
【００２５】
車両位置算出部３１は、複数のＧＰＳ衛星からの航法メッセージを解析し、車両の位置（緯度、経度、及び高度をいう）を算出する。具体的には、航法メッセージに含まれる衛星軌道の情報等から各ＧＰＳ衛星のワールド座標系（例えばWGS84）における位置（Ｘｓ,Ｙｓ,Ｚｓ）を算出し、電波の到達時間（到達時刻−発信時刻）に光速を乗じて各ＧＰＳ衛星と車両との間の擬似距離を算出し、複数のＧＰＳ衛星について算出される擬似距離及び位置を用いて、三角測量の原理により車両の位置を算出する。また、車両位置算出部３１は、ＩＮＳ用１２の出力等に基づいて車両の位置を補正する。
【００２６】
ナビゲーション制御用ＥＣＵ３０には、情報入出力装置３５が接続される。情報入出力装置３５は、例えばタッチパネルとして構成された液晶ディスプレイやスピーカー、専用スイッチ等を含む。
【００２７】
出力制御部３２は、車両位置算出部３１が算出した車両の位置からユーザーにより設定された目的地に至る推奨経路を生成し、ナビゲーション表示や音声案内が行なわれるように情報入出力装置３５を制御する。
【００２８】
また、ナビゲーション制御用ＥＣＵ３０には、光ビーコン送受信ユニット４０が接続されている。光ビーコン送受信ユニット４０は、光ビーコン送受信機４２と、情報解析装置４４と、を有する。光ビーコン送受信機４２は、道路に懸架された投受光器（ビーコンヘッド）との間で近赤外線を通信媒体とした光通信を行ない、センターからの情報を取得する。出力制御部３２は、光ビーコン送受信ユニット４０から道路交通情報が入力されると、交差点間の距離が所定距離以上であることを条件に、道路交通情報をナビゲーション表示に代えて表示したり、重畳表示したりするように情報入出力装置３５を制御する（光ビーコンアプリの作動）。
【００２９】
カメラ作動制御部３３については後述する。
【００３０】
車線認識制御用ＥＣＵ５０には、カメラ５５が接続されている。カメラ５５は、例えば、車体後部のバンパーやナンバープレート周辺等に設置され、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を利用したカメラと広角レンズを有する。カメラ５５は、車両後方の斜め下方に向いた光軸を有し、車両後方を撮像する。カメラ５５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って生成される画像信号として、定期的に（例えば、撮像フレーム毎に）車線認識制御用ＥＣＵ５０に送信される。なお、このような態様のカメラ５５は、駐車時に車両後方の風景を表示するシステムに用いられるカメラと共用可能であり、新たな設備負担を生じさせることなく実現可能である。
【００３１】
車線認識制御用ＥＣＵ５０は、例えば、カメラ５５の撮像画像に対して２値化処理や特徴点抽出処理等を行うことにより、道路上の道路区画線に該当すると考えられる画素（道路区画線候補点）を選出し、選出した道路区画線候補点のうち直線的に並んだものを道路区画線の輪郭であると認識する。道路区画線の輪郭が認識されると、それが白線実線で描画されたものであるか、白線破線で描画されたものであるかをパターンマッチング等の手法により判別する。
【００３２】
そして、地図データ２２に含まれる車線数のデータを用いて車線認識を行なう。例えば、車両が走行している道路が３車線の道路であり、車両から見て右側の道路区画線が実線であって左側の道路区画線が破線であれば、車両は左から３車線目の道路を走行していると判る。また、後述するように、車線の中心部を走行していない場合（道路区画線を跨ぐような状態で走行している場合）は、車両中心軸と左右の道路区画線との距離に基づいていずれの車線を走行しているかを判断することができる。
【００３３】
なお、車線認識制御用ＥＣＵ５０は、独立した制御装置ではなく、ナビゲーション制御用ＥＣＵ３０等に統合されてもよい。逆に、後述するカメラ作動制御部３３の機能を、ナビゲーション制御用ＥＣＵ３０ではなく車線認識制御用ＥＣＵ５０が有するものとしてもよい。
【００３４】
ところで、このような車線認識のためにカメラ５５を常時作動させるものとすると、カメラ５５の電力消費や画像認識に係る処理負担、耐久性の問題が大きい。そこで、本実施例では、カメラ作動制御部３３において、車線認識が特に必要となる場面にカメラ５５を作動させるように制御を行なうものとした。なお、カメラ作動制御部３３が、ナビゲーション制御用ＥＣＵ３０ではなく車線認識制御用ＥＣＵ５０の一機能であっても構わない。
【００３５】
図３は、カメラ作動制御部３３が実行する特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。また、図４は、係るフローチャートの説明を補助するための補助説明図である。
【００３６】
まず、自車両の前方に存在する交差点が、前述した対象交差点であるか否かを判定する（Ｓ１００；図４における条件（１））。車両の前方に存在する交差点が、前述した対象交差点でないと判定した場合は、何も処理を行なわずに本フローの１ルーチンを終了する。
【００３７】
自車両の前方に存在する交差点が、前述した対象交差点であると判定した場合は、車両の前後に存在する交差点間の距離Ｌ１が、光ビーコンアプリの動作下限距離Ｌｍｉｎ１以上であるか否かを判定する（Ｓ１０２；図４における条件（２））。距離Ｌ１が動作下限距離Ｌｍｉｎ１未満であると判定した場合は、何も処理を行なわずに本フローの１ルーチンを終了する。
【００３８】
距離Ｌ１が動作下限距離Ｌｍｉｎ１以上であると判定した場合は、車両前方の交差点までの距離Ｌ２を算出する（Ｓ１０４）。本ステップの距離算出は、例えば、車両位置算出部３１が算出した車両の位置と、車両前方の交差点の位置とを比較して行なうことができる。
【００３９】
次に、車両前方の交差点までの距離Ｌ２が、光ビーコンが設置される交差点からの予想距離範囲の上限Ｌｍａｘ２と車線認識に必要な距離Ｌｌａｎｅの和以下であるか否かを判定する（Ｓ１０６）。距離Ｌ２が、上限距離Ｌｍａｘ２と距離Ｌｌａｎｅの和を超える場合は、これ以下となるまで待機する。ここで、上限距離Ｌｍａｘ２は、例えば一定値としてＲＯＭ等に予め記憶されていてもよいし、交差点間の距離Ｌ１に応じた関数として導出されてもよい。なお、本ステップの処理が、特許請求の範囲における、「前記車両位置取得手段により取得された車両の位置、及び前記地図データを用いて、前記光ビーコンを送信する投受光器が存在しうる所定エリアに車両が接近しているか否かを判定し」に相当する。
【００４０】
距離Ｌ２が、上限距離Ｌｍａｘ２と距離Ｌｌａｎｅの和以下となると、カメラ５５を作動させて車線認識制御用ＥＣＵ５０に車線認識を開始させる（Ｓ１０８；図４における（３））。
【００４１】
そして、車両前方の交差点までの距離Ｌ２が、光ビーコンが設置される予想距離の上限Ｌｍａｘ２以下となるまで待機する（Ｓ１１０）。
【００４２】
距離Ｌ２が上限Ｌｍａｘ２以下となると、光ビーコンから情報を受信したか否かを判定し（Ｓ１１２）、これを距離Ｌ２が、投受光器が設置される予想距離の下限Ｌｍｉｎ２となるまで継続する（Ｓ１１４）。距離Ｌ２が予想距離の下限Ｌｍｉｎ２となるまで光ビーコンからの情報を受信しなかった場合は、カメラ５５の作動を停止させて（Ｓ１１６）本フローの１ルーチンを終了する。
【００４３】
一方、その間に光ビーコンからの情報を受信した場合は、複数の投受光器からの情報を受信したか否かを判定する（Ｓ１１８）。「複数の投受光器からの情報を受信した」という状態は、前述の如く、隣接する二つの投受光器の双方と通信可能な重複領域を車両が走行していることにより発生する。
【００４４】
複数の投受光器からの情報を受信していない場合は、受信した情報に基づき道路交通情報を提供する（Ｓ１２０）。
【００４５】
複数の投受光器からの情報を受信した場合は、車両が道路区画線を跨ぐ、或いは車線内で片側に寄った状態で走行していると判断される（図５参照）。この場合、以下の手法により左右いずれの車線を走行しているかを判断する。係る処理は、例えば車線認識制御用ＥＣＵ５０により行なわれる。
【００４６】
図６は、車両が道路区画線を跨ぐ、或いは車線内で片側に寄ったような状態で走行している場合に、いずれの車線を走行しているかを判断する様子を示す図である。車線認識制御用ＥＣＵ５０は、道路区画線が画像に占める位置に基づいて、車両中心軸と左右の道路区画線との距離Ｌ、Ｒを導出する。
【００４７】
距離Ｌ及びＲの双方が判明した場合は、図示するように、距離Ｌ＜距離Ｒであれば、光ビーコンからの情報が示す複数の車線のうち右側車線（車線番号でいうと番号の大きい車線）を走行していると判断できる。逆に、距離Ｌ＞距離Ｒであれば、左側車線（車線番号でいうと番号の小さい車線）を走行していると判断できる。
【００４８】
距離Ｌ及びＲのうちいずれか一方が不明である場合は、図示するように、距離Ｌが不明で且つ距離Ｒ＜半車線幅Ｄ／２であれば、光ビーコンからの情報が示す複数の車線のうち左側車線を走行していると判断できる。逆に、距離Ｒが不明で且つ距離Ｌ＜半車線幅Ｄ／２であれば、左側車線を走行していると判断できる。
【００４９】
フローチャートの説明に戻る。複数の投受光器からの情報を受信した場合は、距離Ｌ及びＲの双方が判明しており距離Ｌ＞距離Ｒである条件と、距離Ｌが不明（図中、＊で示した）で且つ距離Ｒ＜半車線幅である条件のいずれか一方を満たすか否かを判定する（Ｓ１２２）。
【００５０】
Ｓ１２２で肯定的な判定を得た場合は、光ビーコンからの情報が示す複数の車線のうち左側車線を走行していると判断する。従って、車両から見て左側の投受光器から受信した情報に基づき道路交通情報を提供する（Ｓ１２４）。
【００５１】
Ｓ１２２で否定的な判定を得た場合は、距離Ｌ及びＲの双方が判明しており距離Ｌ＜距離Ｒである条件と、距離Ｒが不明（図中、＊＊で示した）で且つ距離Ｌ＜半車線幅である条件のいずれか一方を満たすか否かを判定する（Ｓ１２６）。
【００５２】
Ｓ１２６で肯定的な判定を得た場合は、光ビーコンからの情報が示す複数の車線のうち右側車線を走行していると判断する。従って、車両から見て右側の投受光器から受信した情報に基づき道路交通情報を提供する（Ｓ１２８）。
【００５３】
Ｓ１２２とＳ１２６の双方で否定的な判定を得た場合は、車両が走行している車線が不明であるため、道路交通情報の提供を行なわない。
【００５４】
Ｓ１１８〜Ｓ１２８の処理を終了すると、カメラ５５の作動を停止させて（Ｓ１１６）本フローの１ルーチンを終了する。
【００５５】
以上説明した本実施例の車両用車線認識装置１によれば、車両前方の交差点までの距離Ｌ２が、光ビーコンが設置される交差点からの予想距離範囲の上限Ｌｍａｘ２と車線認識に必要な距離Ｌｌａｎｅの和以下となったときに、カメラ５５を作動させて車線認識制御用ＥＣＵ５０に車線認識を開始させるため、光ビーコンによって車両の走行している車線を認識することができる。また、カメラ５５の作動時間を必要な場面に限定することができるため、コスト負担を抑制することができる。
【００５６】
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。
【００５７】
例えば、カメラ５５は、車両後方を撮像するものではなく、車両前方を撮像するものであってよい。この場合、車線維持制御システム等に用いられるカメラが共用可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
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。
【符号の説明】
【００５９】
１ 車両用車線認識装置
１０ ＧＰＳ受信機
１２ ＩＮＳ用センサ
２０ 記憶装置
２２ 地図データ
３０ ナビゲーション制御用ＥＣＵ
３１ 車両位置算出部
３２ 出力制御部
３３ カメラ作動制御部
４０ 光ビーコン送受信ユニット
４２ 光ビーコン送受信機
４４ 情報解析装置
５０ 車線認識制御用ＥＣＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビーコンから情報を取得可能な車両に搭載される車両用車線認識装置であって、
車両の位置を取得する車両位置取得手段と、
地図データを記憶した地図データ記憶手段と、
車両周辺を撮像する撮像手段と、
前記車両位置取得手段により取得された車両の位置、及び前記地図データを用いて、前記光ビーコンが存在すると予想される所定エリアに車両が接近しているか否かを判定し、前記所定エリアに車両が接近していると判定した場合に前記撮像手段を作動させる制御手段と、
を備える車両用車線認識装置。
【請求項１】
光ビーコンから情報を取得可能な車両に搭載される車両用車線認識装置であって、
車両の位置を取得する車両位置取得手段と、
地図データを記憶した地図データ記憶手段と、
車両周辺を撮像する撮像手段と、
前記車両位置取得手段により取得された車両の位置、及び前記地図データを用いて、前記光ビーコンが存在すると予想される所定エリアに車両が接近しているか否かを判定し、前記所定エリアに車両が接近していると判定した場合に前記撮像手段を作動させる制御手段と、
を備える車両用車線認識装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２０４９５８（Ｐ２０１０−２０４９５８Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４９７８８（Ｐ２００９−４９７８８）
【出願日】平成２１年３月３日（２００９．３．３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３日（２００９．３．３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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