説明

運転支援装置

【課題】複数のセンサを用いて自車両位置を検出するにあたり、精度の劣化したセンサの影響を低減し、精度よく自車両位置を検出する。
【解決手段】運転支援装置1において、自車両位置を検出するGPS2と、自車両の移動速度および進行方向の情報を取得する取得手段5,6と、取得した情報から次の時刻の自車両位置を推定する推定手段と、これらの手段に基づいて自車両位置の検出精度を算出するGPS精度算出部8と、所定の特徴部の位置を記憶する地図データ記憶部7と、該所定の特徴部の位置を認識するカメラ3と、地図データ記憶部7に記憶された該特徴部の位置とカメラ3が認識した位置との照合により自車両位置を検出し、カメラ3の認識環境の変化に基づいて位置検出精度を算出するカメラ精度算出部9と、それぞれの検出精度に基づき自車両の検出位置の採用割合を設定する統合部11とを備え、統合部11は、GPS2とカメラ3のうち検出精度の高い方の自車両位置の採用割合を高く設定する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、検出した自車両位置に基づいて運転支援を行なう運転支援装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、自動運転化に向けて、運転支援システム性能の向上を図る研究が進められている。この種のシステムの代表例に挙げられるカーナビゲーションシステムは、自車両の位置を検出した上で、予め記憶された地図情報等と照らし合わせて自車両を目的地まで案内するシステムであるため、自車両の位置を精度よく検出することがシステム性能の向上につながる。
【0003】
しかし、カーナビゲーションシステムでは、周知のように衛星を用いた測位システムである、GPS(Global Positioning System)を用いて自車両の位置を検出しているため、位置検出精度を上げるのにも限界がある。
【0004】
そこで、従来では、予め記憶された地図情報およびGPSを用いて検出した自車両の位置検出結果を、カメラやレーダで検出した自車両の位置検出結果により補正する、いわゆる複数のセンサを用いたセンサフュージョン方式の技術が提案されている(特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2000−97714(段落0036、0037、図1等参照)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記特許文献1の技術では、例えば、雨の影響でカメラの位置検出精度が劣化していたとしても、その精度が劣化したカメラの位置検出結果でGPSによる位置検出結果を補正することとなり、自車両位置が悪い方に補正されるおそれがある。
【0007】
また、GPS、カメラ、レーダ等の各種センサによる位置検出結果を平均化して自車両位置を検出することも考えられるが、1つのセンサ精度が劣化すれば平均化された検出位置に影響が生じるため、精度よく自車両の位置を検出することが困難になる。
【0008】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、GPSによる自車両の検出位置の結果と他のセンサなどによる検出位置の結果との統合結果に基づいて自車両の位置を決めるにあたり、それぞれの位置検出精度を算出することで、検出精度が劣化した方の検出結果が統合結果に与える影響を低減し、自車両位置の検出精度の高い運転支援装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記した目的を達成するために、本発明の運転支援装置では、衛星を利用して前記自車両位置を検出する衛星側位置検出手段と、前記自車両の移動速度および進行方向の情報を取得する取得手段と、前記取得した移動速度および移動方向の情報から、次の時刻における自車両位置を推定する推定手段と、前記推定した次の時刻における自車両位置と前記次の時刻に前記衛星側位置検出手段により検出された自車両位置との一致度合いに基づいて前記衛星側位置検出手段による自車両位置の検出精度を算出する第1精度算出部と、所定の特徴部の位置を含む地図情報を記憶する記憶手段と、前記自車両外界における前記所定の特徴部の位置を認識する外界認識手段と、前記所定の特徴部に関して前記記憶手段により記憶した地図情報と前記外界認識手段が認識した位置との照合により自車両位置を検出する外界認識側位置検出手段と、前記外界認識手段の認識環境の変化に基づいて該外界認識装置による自車両位置の検出精度を算出する第2精度算出部と、前記衛星側位置検出手段による前記自車両位置の検出精度と前記外界認識手段による自車両位置の検出精度とに基づき自車両の検出位置の採用割合を設定する設定手段とを備え、前記設定手段は、前記衛星位置検出手段による自車両位置の検出精度および前記外界認識手段による自車両位置の検出精度のうち検出精度の高い方の自車両位置の採用割合を高く設定することを特徴としている(請求項1)。
【発明の効果】
【0010】
請求項1にかかる運転支援装置によれば、衛星を利用した衛星側位置検出手段により自車両の位置が検出され、取得手段により取得された自車両の移動速度および進行方向の情報に基づいて、次の時刻の自車両位置が推定手段により推定される。また、上記した衛星側位置検出手段により次の時刻の自車両位置が検出される。
【0011】
そして、第1精度算出部により、上記推定した次の時刻の自車両位置と上記衛星側位置検出手段により検出された次の時刻の自車両位置との一致度合いを求めることで衛星側の位置検出精度が算出できる。また、外界認識側位置検出手段は、所定の特徴部の位置を含む地図情報を記憶する記憶手段と、自車両外界における該所定の特徴部の位置を認識する外界認識手段と該所定の特徴部に関して記憶手段により記憶した地図情報と外界認識手段が認識した位置との照合により自車両位置を検出する。
【0012】
また、第2精度算出部は、外界認識手段の認識環境の変化に基づいて該外界認識手段による自車両の検出位置精度を算出する。そして、設定手段は、第1および第2精度算出部により算出されたそれぞれの検出精度のうち検出精度の高い方の自車両検出位置の採用割合を高くするように設定する。
【0013】
こうすることで、精度が劣化している側の位置検出手段による検出結果が、各検出手段の検出結果の統合結果としての自車両位置に与える影響を低減できるため、精度よく自車両の位置を検出することができるとともに、性能の高い運転支援装置を提供することができる。
【0014】
また、自車両の位置を正確に把握できることから最適車線や最適ルートを走行することができ、その結果、低燃費走行が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の一実施形態の運転支援装置のブロック図である。
【図2】図1の動作説明図である。
【図3】図1の動作説明図である。
【図4】図1の動作説明図である。
【図5】図1の運転支援装置の動作説明用フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明の一実施形態について、図1〜図5を参照して説明する。なお、図1は本発明にかかる一実施形態の運転支援装置のブロック図、図2はGPSの位置検出精度算出の説明図、図3はカメラの位置検出精度算出の説明図、図4はレーダの位置検出精度算出の説明図、図5は図1の動作説明用のフローチャートである。
【0017】
(構成)
本発明にかかる一実施形態の運転支援装置1の構成について、図1を参照して説明する。
【0018】
GPS2(本発明における衛星側位置検出手段に相当)は、自車両の位置を検出するためのシステムであり、衛星から送信される測位情報を自車両に設置されたGPS受信機により受信して、自車両の位置(緯度、経度)を検出する。
【0019】
カメラ3(本発明における外界認識手段に相当)は、自車両の車室内に設置され、外界の風景などを自車両のフロントガラスごしに撮影する。また、レーザレーダ4(本発明における外界認識手段に相当)は、レーザ光を走査することにより、走査範囲内の対象物と自車両との相対位置を検出する。
【0020】
車速センサ5は、自車両の移動速度を検出(取得)するためのセンサであり、舵角センサ6は、自車両の操舵角を検出(取得)するためのセンサである。これらのセンサ5,6は、本発明における取得手段に相当する。この取得手段は、GPS2により検出された自車両の位置情報や上記舵角センサ6により検出した操舵角に基づいて自車両の進行方向を取得する。具体的には、複数時刻の自車両の位置の移動変化と舵角とに基づいて自車両の進行方向が取得される。
【0021】
地図データ記憶部7(本発明における記憶手段に相当)は、ランドマークなど、所定の特徴部の位置情報(緯度、経度)を含む地図情報を格納するものであり、地図データ記憶部7に記憶された特徴部の位置情報とカメラ3やレーザレーダ4により認識された該特徴部の位置情報とが、後述する精度算出部9,10により照合され、自車両の位置(緯度、経度)が検出される。
【0022】
GPS精度算出部8(本発明における第1精度算出部に相当)は、任意のタイミングでGPS2により検出された自車両の位置情報とセンサ5,6により取得された自車両の移動速度および進行方向の情報とに基づいて自車両位置の検出精度を算出するが、GPS精度算出部8のこの算出機能については、以下に、図2を参照して説明する。
【0023】
GPS2が、ある時刻(t1)における自車両V1の位置(以下、自車両位置ともいう)を検出した場合、上記したように、その位置情報には誤差が含まれる。このとき、GPS精度算出部8は、図2に示すようにその時刻(t1)におけるGPS2による自車両V1の位置pg1を中心にして、GPS2の所定の誤差範囲を示す存在可能円Cg1を求める。所定の誤差範囲はGPS2の誤差を考慮して予め設定されるか、GPS2の位置情報とともに受信するDOP(精度低下率)情報に基づいてその都度設定される。
【0024】
そして、GPS精度算出部8は、図2に示すように車速センサ5および舵角センサ6により検出された自車両V1の移動速度および進行方向に関する情報に基づいて次の時刻(t2)の自車両位置ps1を予測する。このとき、上記したように、センサ5,6による移動速度および進行方向に関する情報にも誤差が含まれているため、GPS精度算出部8は、予測した自車両位置ps1を中心にして所定の誤差範囲を示す推定存在可能円Cs1を求める。このとき、所定の誤差範囲は、車速センサ5と舵角センサ6の検出精度に基づいて予め設定される。
【0025】
また、次の時刻(t2)のGPS2による自車両位置pg2に基づいて、上記と同様にGPS精度算出部8は、図2に示すように次の時刻(t2)における存在可能円Cg2を求める。このとき、次の時刻(t2)における推定存在可能円Cs1と存在可能円Cg2との間には重なる部分が存在する。そのため、GPS精度算出部8は、推定存在可能円Cs1と存在可能円Cg2との一致度合いに基づいてGPS2による自車両位置の検出精度を算出する。この場合、重なる部分の面積をどちらかの存在可能円Cs1,Cg2で割ることで検出精度(%)を算出する。なお、重なる部分の面積を面積の小さい方の存在可能円(精度の高い方の存在可能円)の面積で割ることが好ましい。
【0026】
図1に戻って、カメラ精度算出部9は、カメラ3から取得したランドマークなどの所定の特徴部の画像データを画像処理することにより当該特徴部と自車両V1との相対位置を算出する。そして、カメラ精度算出部9は、予め地図データ記憶部7に格納されている当該特徴部の位置情報(緯度、経度)と上記算出された相対位置の情報とを照合することにより自車両V1の位置(緯度、経度)を検出する。カメラ精度算出部9のこのような検出機能が、本発明における外界認識側位置検出手段に相当する。
【0027】
また、カメラ精度算出部9(本発明における第2精度算出部に相当)は、天候などの認識環境の変化に基づいて上記した外界認識側位置検出手段の自車両位置の検出精度を算出する。この算出例については、以下に、図3を参照して説明する。なお、図3(a)は、通常時(晴天時)の道路を自車両が走行する場合のカメラ3が撮影した画像、図3(b)は、雨天時に自車両が道路を走行する場合に、自車両のフロントガラスに雨滴が付着することによりに歪み(直線の曲がり)が生じているカメラ3の撮影画像を示す。
【0028】
カメラ3による自車両位置の検出精度は、自車両V1のフロントガラスに雨滴などが付着したときに低下する。そこで、カメラ精度算出部9は、例えば、カメラ3の撮影画像に基づいて、画像処理で用いられる直線抽出法の一つであるハフ変換により、自車両V1が走行中の車線区分線(白線)の直線部を抽出する。このとき、ハフ変換により算出されるハフ曲線の集積点(ピーク)は、カメラ3により撮影された白線の直線部がシャープであればある程高い値を示す。つまり、図3(a)に示すように自車両V1のフロントガラスに雨滴などが付着していない場合には、カメラ3による道路の白線12aの撮影画像は、シャープな直線を描き、ハフ変換によるピーク値は高くなる。これに対して、図3(b)のように、自車両V1のフロントガラスに雨滴などが付着している場合には、カメラ3による道路の白線12bの撮影画像がぼけるため、ハフ変換によるピーク値は低くなる。
【0029】
したがって、カメラ精度算出部9は、カメラ3により撮影された白線の画像にハフ変換を施すことによりピーク値を求め、これを、通常時の白線画像をハフ変換したときに想定されるピーク値で割ることでカメラ精度(%)を算出する。なお、走行道路に応じて設定した通常時のピーク値に関する情報は、予め地図データ記憶部7に格納してあり、カメラ精度算出部9が精度算出時にピーク値をその都度地図データ記憶部7から取得する。なお、このピーク値に関する情報は、別途、記憶部を設けて、そこに格納しておいてもかまわない。
【0030】
レーダ精度算出部10は、レーザレーダ4により検出したランドマークと自車両V1との相対位置に関する情報をレーザレーダ4から取得し、その位置情報と予め地図データ記憶部7に記憶されている該ランドマークの位置(緯度、経度)情報とを照合することにより、自車両V1の位置(緯度、経度)を検出する。この検出機能も上記同様、本発明における外界認識側位置検出手段に相当する。
【0031】
また、レーダ精度算出部10(本発明における第2精度算出部に相当)は、天候などの認識環境の変化に基づいて上記した外界認識側位置検出手段による自車両位置の検出精度を算出する。この算出例については、以下に、図4を参照して説明する。
【0032】
レーザレーダ4による自車両位置の検出精度は、レーザのレンズ13に雨滴16などが付着することにより低下する。そこで、レーダ精度算出部10は、レンズ13に付着した雨滴16の量を検知することで自車両位置の検出精度を算出する。詳しくは、図4に示すように、レーザレーダ4にLED14とフォトトランジスタ15を設置し、LED14により照射した照射光が雨滴に当たって反射する光をフォトトランジスタ15で検知する。このとき、雨滴16の量は、フォトトランジスタ15の受光量に反映され、レンズ13に付着した雨滴16が多いほどフォトトランジスタ15の受光量が多くなる。
【0033】
また、通常時(晴天時など)のように雨滴16がレンズ13に付着していない場合のフォトトランジスタ15の受光量を予め計測し、その情報を地図データ記憶部7に格納しておく。なお、この情報は、別途、記憶部を設けてそこに格納しておいてもかまわない。
【0034】
そして、レーダ精度算出部10は、通常時のフォトトランジスタ15の受光量と精度算出時の受光量とから自車両位置の検出精度(%)を算出する。
【0035】
統合部11は、GPS2による自車両位置の検出精度、カメラ3による自車両位置の検出精度およびレーザレーダ4による自車両位置の検出精度に基づいて、自車両V1の検出位置の採用割合を設定する。このとき、統合部11は、それぞれの検出精度のうち高い方の自車両位置の採用割合を高く設定する。この統合部11による設定機能が、本発明における設定手段に相当する。
【0036】
この統合部11における設定機能について、詳しく説明する。
【0037】
GPS2による自車両位置の検出精度をα、カメラ3による自車両位置の検出精度をβ、レーザレーダ4による自車両位置の検出精度をγとし、GPS精度算出部8により検出された自車両の位置pg2をPGPS(x,y)、カメラ精度算出部9により検出された自車両の位置をPcamera(x,y)、レーダ精度算出部10により検出された自車両の位置をPlaser(x,y)とし、統合部11は、次の数1の式(1)により自車両位置の採用割合を設定するとともに、それぞれの算出部8,9,10により検出された自車両位置に基づいて、自車両の位置P(x,y)を決定する。
【0038】
【数1】

【0039】
(1)の式によれば、自車両V1の位置P(x,y)の決定に際し、一つのセンサの自車両位置の検出精度が悪い場合には、自車両V1の検出位置の採用割合が低く設定されるため、従来の方法と比較して、精度の高い自車両位置の検出が可能になる。
【0040】
次に、本一実施形態の動作について、図5のフローチャートを参照して説明する。
【0041】
まず、GPS2により自車両V1の位置を検出し、GPS精度算出部8が、車速センサ5が検出した自車両V1の移動速度および舵角センサ6が検出した自車両V1の操舵角に関する情報に基づいて、次の時刻の自車両V1の推定位置を示す推定存在可能円を求め、次の時刻におけるGPS2による位置情報に基づいて、次の時刻における自車両V1の位置を示す存在可能円を求める。そして、これらの存在可能円の一致度合いからGPS2の自車両位置の検出精度をGPS精度算出部8が算出する(ステップS1)。
【0042】
次に、カメラ精度算出部9は、カメラ3により撮影された車線区分線に関する画像からハフ変換によりピーク値を算出し、そのピーク値と地図データ記憶部7に予め記憶された通常時のピーク値とに基づいてカメラ3による自車両位置の検出精度を算出する(ステップS2)。
【0043】
次に、レーダ精度算出部10は、レーザレーダ4に設置されたLED14とフォトトランジスタ15により検出した受光量と、予め地図データ記憶部7に記憶された通常時の受光量とに基づいてレーザレーダ4による自車両位置の検出精度を算出する(ステップS3)。
【0044】
次に、統合部11は、上記したそれぞれの検出精度に基づいて、(1)の式により、それぞれのセンサ2,3,4により検出された自車両位置の採用割合を設定した上で(ステップS4)、自車両V1の位置を決定する(ステップS5)。
【0045】
そして、精度よく検出された自車両V1の位置情報を、カーナビゲション、自車両V1が路外逸脱(車線逸脱)した場合の警告、衝突防止のための警告などの運転支援に利用して(ステップS6)、動作を終了する。
【0046】
したがって、上記した実施形態の場合、GPS精度算出部8、カメラ精度算出部9、レーダ精度算出部10により、GPS2、カメラ3、レーザレーダ4によるそれぞれの自車両位置の検出精度が算出され、それらの検出精度から統合部11が数式(1)に従って、各センサ2,3,4により検出された自車両V1の位置の採用割合を設定した上で、自車両V1の位置を決定するため、精度が劣化している側のセンサ2,3,4による自車両位置の検出結果が、各センサの検出結果の統合結果としての自車両位置に与える影響を低減でき、精度よく自車両V1の位置を検出することができるとともに、性能の高い運転支援装置を提供することができる。
【0047】
また、自車両V1の位置を正確に把握できることから最適車線(最適ルート)を走行することができ、その結果、低燃費走行が可能になる。
【0048】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
【0049】
例えば、上記した実施形態では、カメラ3の自車両位置の検出精度を、カメラ3により撮影した画像をハフ変換し、そのピーク値から算出したが、カメラ3により撮影した画像から、各画素の位置を変数とした場合の微分値である画像の濃度勾配(各画素値の変化の度合い)を求めることでエッジを抽出する、いわゆるエッジ検出を行なうことで検出精度を算出することも可能である。この場合、フロントガラスに雨滴16が付着すると車線区分線(白線)の直線がぼけるため、エッジ検出における微分値が小さくなる。したがって、通常時と検出精度算出時のそれぞれの微分値に基づいて検出精度を算出することができる。
【0050】
また、自車両V1の検出位置を数式(1)により決定したが、例えば、一つのセンサの検出精度が50%以下の場合は、そのセンサを自車両V1の検出位置に採用しないとする構成でもよい。このとき、数式(1)において、そのセンサの検出精度を0%とする。こうすることで、さらに精度よく自車両V1の位置を検出することができる。また、各センサ2,3,4によって、自車両V1の位置を精度よく検出できない環境(例えば、暗闇や夕日に向かって走行する場合)がある場合には、その環境下でそのセンサを自車両V1の検出位置に採用しないとする構成でもかまわない。
【0051】
また、上記した実施形態ではカメラ3を車室内に設置したが、設置場所はこれに限られず、車室外に設置してもかまわない。
【符号の説明】
【0052】
1… 運転支援装置
2… GPS(衛星側位置検出手段)
3… カメラ(外界認識手段)
4… レーザレーダ(外界認識手段)
5… 車速センサ(取得手段)
6… 舵角センサ(取得手段)
7… 地図データ記憶部(記憶手段)
8… GPS精度算出部(第1精度算出部)
9… カメラ精度算出部(外界認識側位置検出手段、第2精度算出部)
10… レーダ精度算出部(外界認識側位置検出手段、第2精度算出部)
11… 統合部(設定手段)


【特許請求の範囲】
【請求項1】
検出した自車両位置に基づいて運転支援を行う運転支援装置であって、
衛星を利用して前記自車両位置を検出する衛星側位置検出手段と、前記自車両の移動速度および進行方向の情報を取得する取得手段と、前記取得した移動速度および移動方向の情報から、次の時刻における自車両位置を推定する推定手段と、前記推定した次の時刻における自車両位置と前記次の時刻に前記衛星側位置検出手段により検出された自車両位置との一致度合いに基づいて前記衛星側位置検出手段による自車両位置の検出精度を算出する第1精度算出部と、
所定の特徴部の位置を含む地図情報を記憶する記憶手段と、前記自車両外界における前記所定の特徴部の位置を認識する外界認識手段と、前記所定の特徴部に関して前記記憶手段により記憶した地図情報と前記外界認識手段が認識した位置との照合により自車両位置を検出する外界認識側位置検出手段と、前記外界認識手段の認識環境の変化に基づいて該外界認識装置による自車両位置の検出精度を算出する第2精度算出部と、
前記衛星側位置検出手段による前記自車両位置の検出精度と前記外界認識手段による自車両位置の検出精度とに基づき自車両の検出位置の採用割合を設定する設定手段とを備え、
前記設定手段は、前記衛星位置検出手段による自車両位置の検出精度および前記外界認識手段による自車両位置の検出精度のうち検出精度の高い方の自車両位置の採用割合を高く設定することを特徴とする運転支援装置。



【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2013−36856(P2013−36856A)
【公開日】平成25年2月21日(2013.2.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−173133(P2011−173133)
【出願日】平成23年8月8日(2011.8.8)
【出願人】(000002967)ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Fターム(参考)】