JP3760914B2

JP3760914B2 - 運転補助システム及び装置

Info

Publication number: JP3760914B2
Application number: JP2002352823A
Authority: JP
Inventors: 寛幸金光
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-12-04
Filing date: 2002-12-04
Publication date: 2006-03-29
Anticipated expiration: 2022-12-04
Also published as: JP2004185429A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概して、車車間通信を利用して接近車両についての情報を運転者に提供する運転補助システム及び装置に係り、特に、現在位置検出方法や地図データベースの精度が異なる車両間でも相手車両の位置を精度良く認識することができる運転補助システム及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車車間通信を利用して、現在位置情報、走行速度情報、及び走行方向情報などのデータを車両間で交換し、自車両前方の交差点に近づいている周辺車両が存在することが検知されれば運転者に警告するシステム又は装置が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−２９０２００号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般の道路を走行する一般車両の性能・仕様・装備は様々であり、自車両位置の検出精度も各車両ごとに異なる。すなわち、例えば地上の同じ一点を指し示すのにも車両ごとにバラツキが生じ得る。
【０００５】
現在位置検出におけるこのような誤差・バラツキの原因としては、使用する検出方式・装置の違い、位置表現方法の違い、処理座標系の違い、地図データベースの出典・精度（分解能）の違い、などが考えられる。
【０００６】
このように自車両位置の検出に車両ごとのバラツキが生じると、各車両が接近車両（例えば、交差車両）との相対的位置関係を正確に把握できない可能性がある。一例を図１を用いて説明する。
【０００７】
ここでは、五叉路である交差点Ｘに車両Ａが進入しようとしており、十字路である交差点Ｙに車両Ｂが進入しようとしている。ここで、車両Ｂが検出した自車両位置を車車間通信を利用して発信し、それを車両Ａが受信したものとする。車両Ａの位置検出精度（分解能）が車両Ｂのものに比べて相対的に悪い（粗い）場合、車両Ａは車両Ｂから伝達された車両Ｂの位置を図中のＢ’の位置と誤って認識してしまう可能性がある。すると、車両Ａは、実際には交差点Ｘに進入していない車両Ｂを交差車両として運転者に警告してしまう。
【０００８】
逆に、実際には相手車両がＢ’の位置に存在するにもかかわらず、Ｂの位置にいるものと誤認し、必要な警告が為されない可能性もある。
【０００９】
このように、車両ごとの位置検出精度のバラツキにより、ある車両（例えば、上記車両Ｂ）で検出された自車両の位置データを他の車両（例えば、上記車両Ａ）の地図データベースに適用しても正確な車両位置が認識できるとは限らない。道路の右側か左側かといった程度の誤差は常に発生し得るものであり、図１のように２つの交差点が接近している場合や２本の道路が接近して並進している場合などに交差点１つ分或いは道路１本分車両位置を誤認識することも発生し得るものである。更には、道路外に停車中の車両、或いは大型駐車場内を徐行中の車両などと誤認する場合もあり得る。
【００１０】
このように、従来のシステム又は装置は、各車両で検出された自車両位置の精度（分解能）についての車両間でのバラツキが考慮されておらず、接近車両を誤認する可能性があるという問題を有する。
【００１１】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、車両ごとの位置検出精度のバラツキに影響を受けず、車車間通信を利用して相手車両の位置を精度良く認識することができる運転補助システム及び装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
従来技術の上記問題点は、上述のように車両間には位置検出精度の差が存在するにもかかわらず、各車両が自車両の「絶対位置」を検出し、この情報を相互に交換するところにあると考えられる。
【００１３】
そこで、本発明に係る運転補助システム及び装置においては、どのような精度（分解能）の地図データベースであっても交差点などの道路形状（道路の線形特徴）については共通した認識を有すると考えられる点に着目し、自車両前方交差点を基準として自車両及び他の車両の位置関係を相対的に把握する。
【００１４】
本発明の一態様は、車両が自車両の位置情報を発信し、他の車両が該位置情報を利用する運転補助システムであって、上記車両は、自車両前方に交差点が存在する場合に、該交差点の構成要素情報を発信することを特徴とする運転補助システムである。
【００１５】
この一態様において、交差点の構成要素とは、例えば、交差点の中心（すなわち、道路が交差する点）を表すノード、及び、交差点に接続する道路を表すリンク、である。また、交差点の構成要素情報とは、例えば、ノードの絶対位置、リンクの数、及び、各リンクの基準方向（例えば、真北＝０°とする）からの角度、などの交差点形状の線形特徴を捉えた数値データである。この点については、後に実施の形態の説明で詳述する。
【００１６】
また、この態様において、交差点構成要素情報の発信は、ユニキャストで行われてもよく、マルチキャストで行われてもよく、或いは、ブロードキャストで行われてもよい。
【００１７】
この一態様によれば、本システムを利用する車両が、情報発信元車両から該車両前方に存在する交差点についてその構成要素情報を受信することができるため、該構成要素情報を自車両（受信した車両）の地図データベースに照らして交差点を識別することにより、上記情報発信元車両がこれから進入しようとしている交差点がいずれの交差点であるかを自車両（受信した車両）の地図データベース上で認識・識別することができる。
【００１８】
したがって、この一態様において、他の車両（情報発信元車両）から上記交差点構成要素情報を受信した車両は、この情報発信元車両が自車両（受信した車両）と同じ交差点に進入しようとしている交差車両であるか否かを判断するために、受信した交差点構成要素情報の示す交差点が自車両（受信した車両）の前方に存在するか否かを判断することが好ましい。
【００１９】
また、この一態様において、上記自車両の位置情報は、送受信されるデータ量を少なくするために、上記交差点構成要素情報を用いて表されることが好ましい。この点については、後に実施の形態の説明で詳述する。
【００２０】
本発明の別の一態様は、車両が自車両の位置情報を発信し、他の車両が該位置情報を利用するシステムにおいて車両に備えられる運転補助装置であって、自車両前方に交差点が存在する場合に、該交差点の構成要素情報と、該交差点構成要素情報を用いて表した自車両の位置情報とを生成する情報生成手段を有することを特徴とする運転補助装置である。
【００２１】
この別の一態様において、情報生成手段によって生成された情報は、例えば、他の車両が車車間通信を利用して受信できるように、無線通信によってブロードキャストされる。
【００２２】
また、本発明の更に別の一態様は、車両が自車両の位置情報を発信し、他の車両が該位置情報を利用するシステムにおいて車両に備えられる運転補助装置であって、交差点の構成要素情報と、該交差点構成要素情報を用いて表された車両の位置情報とを受信した場合に、該交差点構成要素情報から前記交差点を識別し、この識別結果と上記車両位置情報とに基づいて当該車両の位置を認識する相手車両位置認識手段を有することを特徴とする運転補助装置である。
【００２３】
この更に別の一態様において、相手車両が自車両と同じ交差点に進入しようとしていた場合、運転者にその旨の情報（例えば、警報）が提供されることが好ましい。
【００２４】
また、本発明の更に別の一態様は、車両が自車両の位置情報を発信し、他の車両が該位置情報を利用するシステムにおいて車両に備えられる運転補助装置であって、交差点を識別するための交差点識別情報と、該交差点識別情報を用いて識別される交差点からの距離として表された相手車両の位置情報とを受信した場合に、該交差点識別情報から上記交差点を識別し、この識別された交差点からの距離として表された自車両位置と上記相手車両位置情報とに基づいて自車両と該相手車両との位置関係を判断することを特徴とする運転補助装置である。
【００２５】
この一態様において、交差点識別情報とは、上述の交差点構成要素情報でもよく、より単純に各交差点に割り当てられた識別記号などでもよい。
【００２６】
なお、上記いずれの態様においても、自車両位置の検出、及び自車両前方に交差点が存在するか否かの判断は、任意の方法で行ってよい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。
【００２８】
前述のように、本発明において、自車両及び他の車両の相対的位置関係は、交差点を基準として把握される。したがって、本発明においては、個々の交差点を識別する必要がある。
【００２９】
本実施形態においては、各車両が自車両が搭載する地図データベース上の交差点を構成要素に分解し、各構成要素が一致すれば同一の交差点であると見なすことによって交差点を識別する。
【００３０】
本実施形態において、交差点の構成要素とは、交差点の中心（すなわち、道路が交差する点）を表すノード、及び、交差点（ノード）に接続する道路を表すリンク、である。
【００３１】
ノードは、その絶対位置によって特定される。この絶対位置は、例えば、緯度及び経度によって、或いは、二次メッシュ番号及び正規化座標によって、表される。
【００３２】
一ノードに接続するリンクには通し番号（リンク番号）が付される。各リンクは、接続するノードと、ある方向（例えば、真北）を基準（０°）とした角度（接続角度）とによって特定される。
【００３３】
図２に具体例を示す。図２（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ既出の図１に示す交差点Ｘ及びＹについてノードとリンクで表した模式図である。
【００３４】
例えば、図２（ａ）において、リンク１の方向が基準方向（０°）と一致するとすれば、リンク３は「接続先：ノードＸ、接続角度：１３５°」として特定される（ここでは、接続角度を時計回り方向としたが、当業者には明らかなように逆回りでもよい）。
【００３５】
よって、交差点の構成要素を比較し、ノードの絶対位置が一致（又は略一致）し、リンクの数が一致し、更に各リンクの接続角度が一致（又は略一致）した場合、同一の交差点と見なすことができる。
【００３６】
また、ここで、自車両から前方の交差点（の中心）までの距離をＤで表すと、車両Ａの位置は、ノード（交差点）Ｘを基準として、「ノードＸのリンク４上であって、ノードＸから距離Ｄ_Ａの位置」として交差点構成要素を用いて特定することができる。同様に、車両Ｂの位置は、「ノードＹのリンク２上であって、ノードＹから距離Ｄ_Ｂの位置」として特定される。
【００３７】
次いで、図３を用いて、本実施形態において車両に備えられる運転補助装置の構成を説明する。図３は、本実施形態に係る運転補助装置３００の機能ブロック図である。
【００３８】
本実施形態に係る車両用運転補助装置３００は、車両組立時にその一部として組み付けられてもよく、車両組立完成後に後付けされてもよい。また、車両に対して着脱可能に取り付けられてもよい。
【００３９】
運転補助装置３００は、自車両の現在位置を検出する位置検出部３０１を有する。本実施形態において、位置検出部３０１が採用する検出方法は任意でよい。
【００４０】
運転補助装置３００は、更に、自車両の位置情報と、交差点の構成要素情報とを生成する情報生成部３０２を有する。情報生成部３０２は、位置検出部３０１による検出結果を地図データベース３０３に照らし、自車両の進行方向前方に交差点（すなわち、他の道路と交差する箇所）が存在するか否かを判断する。
【００４１】
自車両前方に交差点が存在する場合、情報生成部３０２は、地図データベース３０３を参照して、該交差点の構成要素（すなわち、ノード及びリンク）に関する情報（すなわち、ノードの絶対位置、リンク数、及び各リンクの接続角度）を生成する。
【００４２】
また、情報生成部３０２は、位置検出部３０１による検出結果に基づいて自車両の位置情報も生成する。ここで、該位置情報は、絶対位置として表してもよいが、上記交差点構成要素情報を用いて表した方が送受信するデータ量が減るため好ましい。位置情報を交差点構成要素情報を用いてどのように表すかについては既述の通りである。
【００４３】
情報生成部３０２によって生成された自車両前方の交差点についての構成要素情報と、これを用いて表した自車両の位置情報とは、通信部３０４によってアンテナ３０５を介して発信される。この発信は、ユニキャストで行われてもよく、マルチキャストで行われてもよく、或いは、ブロードキャストで行われてもよい。また、これら交差点構成要素情報及び自車両位置情報は、組み合わせられて一度に発信されてもよく、別々のデータとして異なるタイミングで発信されてもよい。
【００４４】
運転補助装置３００は、更に、アンテナ３０５及び通信部３０４を介して他の車両から受信された位置情報及び交差点構成要素情報からこれら情報の発信元である相手車両の位置を認識する相手車両位置認識部３０６を有する。
【００４５】
相手車両位置認識部３０６は、受信した交差点構成要素情報を自車両の地図データベース３０３に照らし、まずその情報が示す交差点（ノード）を特定する。すなわち、まず受信した交差点構成要素情報に含まれるノードの絶対位置を自車両の地図データベースに照らし、ノードを特定する。前述のように、絶対位置の特定については車両ごとにバラツキが生じるため、所定の範囲内の誤差ならば許容するものとして確からしい（例えば、二次元的距離が短い）ものから順に採用順番を付す。
【００４６】
次いで、相手車両位置認識部３０６は、採用順番の高いノードから順に接続しているリンクについて受信した交差点構成要素情報とのマッチングを行う。すなわち、そのノードについて自車両の地図データベースに基づく接続リンク数及び各リンクの接続角度が受信した交差点構成要素情報に含まれるものと一致するか否かを判定する。ここでも車両ごとのデータベース精度のばらつきを考慮し、リンク接続角度についてはある程度の誤差を許容するものとする。
【００４７】
接続リンク数が一致し、各リンクの接続角度が略一致すれば、そのノードが受信した交差点構成要素情報によって示されたノード（交差点）であると特定できる。例えば、既出の図１を例に挙げると、車両Ａの位置検出精度が車両Ｂよりも悪く（粗く）、交差点Ｙ（ノードＹ）の絶対位置情報からそれを交差点Ｘ（ノードＸ）であると誤認する可能性がある場合であっても、車両Ａは車両Ｂから交差点Ｙについて十字路である旨のリンク情報を得るため、車両Ｂがこれから進入しようとしている交差点は自車両（車両Ａ）前方の五叉路である交差点Ｘではないことが容易に判別できる。
【００４８】
こうして相手車両から発信された交差点を自車両の地図データベース３０３上で特定すると、次いで、相手車両位置認識部３０６は、受信した位置情報（例えば、ノードＭのリンク＃Ｎ上で、ノードＭから距離Ｄなど）に基づいて情報発信元である相手車両の位置を自車両の地図データベース３０３上で認識することができる。
【００４９】
このように、相手車両位置認識部３０６は、相手車両（情報発信元車両）が該相手車両の地図データベースに基づいて生成した自車両位置情報及び交差点構成要素情報から、この相手車両が自車両（受信した車両）の地図データベース３０３上ではどこに位置するのかを精度良く認識することができる。
【００５０】
運転補助装置３００は、更に、自車両に接近する車両（例えば、自車両が進入しようとしている交差点に別の方向から進入しようとしている車両）の存在について運転者に情報及び／又は警報を提供する情報提供部３０７を有する。
【００５１】
この情報及び／又は警報は、ナビゲーション・システムのディスプレイ上やインストゥルメント・パネル上に視覚的に提供されてもよく、ホログラム虚像としてフロント・ウィンドウ上に視覚的に提供されてもよく、スピーカから音声として聴覚的に提供されてよく、これらを適宜組み合わせて提供されてもよい。
【００５２】
また、当業者には明らかなように、提供される情報及び／又は警報の内容やその提供されるタイミングは任意でよい。
【００５３】
次いで、図４〜６を用いて、本実施形態に係る運転補助装置３００の処理の流れを説明する。図４は、情報を発信する側の車両での処理の流れを示し、図５は、情報を受信する側の車両での処理の流れを示す。また、図６は、後述する図５の構成要素マッチング処理（Ｓ５０３）の内容を示す。これらの処理は、例えば、エンジン始動により開始されてもよく、運転者が所定の操作をする（例えば、専用のボタンを押す）ことによって開始されてもよい。同様に、これらの処理は、例えば、エンジン停止により終了してもよく、運転者が所定の操作をする（例えば、専用のボタンを押す）ことによって終了してもよい（処理終了について図示省略）。
【００５４】
まず、情報を発信する側の車両（図４参照）では、自車両の現在位置を地図データベースに照らして、自車両前方に交差点が存在するか常時又は周期的にモニタリングする（Ｓ４０１）。
【００５５】
前方に交差点を発見すると（Ｓ４０１の「ＹＥＳ」）、地図データベースを参照し、その交差点の構成要素情報と、この構成要素情報を用いて該交差点を基準として表した自車両の現在位置情報と、を例えばブロードキャストで送出する（Ｓ４０２）。
【００５６】
他方、情報を受け取り、利用する側の車両（図５参照）では、他の車両から発信されたデータをサーチし、上記交差点構成要素情報及び自車両位置情報の受信を待機する（Ｓ５０１）。
【００５７】
データが受信されると（Ｓ５０１の「ＹＥＳ」）、受信データから交差点構成要素（すなわち、ノードの絶対位置、リンク数、及び各リンクの接続角度）が抽出される（Ｓ５０２）。
【００５８】
次いで、この交差点構成要素についてデータベースとマッチング処理を行い（Ｓ５０３）、交差点を特定する。このマッチング処理の内容については、図６のフローチャートに示す。
【００５９】
マッチング処理（Ｓ５０３）が開始されると、前述のように、まず交差点の中心を表すノードについて候補が挙げられる（Ｓ６０１）。仮に、ある程度の誤差・バラツキを考慮したとしても、自車両の地図データベース上で、受信した交差点構成要素情報に含まれるノードの絶対位置付近にノードすなわち交差点が発見できない場合、例外的に処理を終了させてもよい。
【００６０】
次いで、候補に挙げられたノードについて、接続リンクの数及びそれぞれの接続角度が受信した交差点構成要素情報の内容と一致するか否かを判定するためのマッチング処理が行われる（Ｓ６０２）。
【００６１】
一致する交差点が発見されれば（Ｓ６０３の「ＹＥＳ」）、その一致した交差点を情報発信元車両の前方に存在する交差点と判断し、Ｓ５０３の処理を終えてＳ５０４へ進む。他方、一致する交差点がなければ（Ｓ６０３の「ＮＯ」）、接近車両に関する運転者への情報提供は行わずにＳ５０１へ戻る。
【００６２】
交差点が識別された場合（Ｓ６０３の「ＹＥＳ」）、次いで、情報発信元車両から受信した自車両（相手車両）位置情報（リンク番号及びノードからの距離）に基づいて、自車両（受信した車両）の地図データベース上に相手車両の位置をマッピングする（Ｓ５０４）。これにより、自車両の地図データベースに準拠した相手車両位置を認識することできる。
【００６３】
次いで、自車両の地図データベース上で相手車両の位置と自車両の位置との相対的位置関係を観察し、相手車両が自車両にとって交差車両であるか否かを判定する（Ｓ５０５）。ここで、自車両にとっての交差車両とは、それぞれの走行ラインを進行方向に伸ばすと交差する車両をいうものとする。交差車両の代表例は、自車両と同じ交差点に進入しようとしている車両である。
【００６４】
相手車両が交差車両でなければ（Ｓ５０５の「ＮＯ」）、運転者に対する警報が不要と判断され、情報提供は行われずにＳ５０１へ戻る。
【００６５】
他方、相手車両が交差車両であると判断された場合、換言すれば相手車両の前方交差点と自車両の前方交差点とが同一の交差点であると判断された場合（Ｓ５０５の「ＹＥＳ」）、所定のタイミングを待って（Ｓ５０６）、運転者に所定の情報（例えば、交差車両が存在する旨の警報）が提供される（Ｓ５０７）。
【００６６】
当業者には明らかなように、情報が提供されるタイミングは任意に設定することができ、例えば交差点の手前１５０メートルなどのように設定することができる。
【００６７】
同様に、提供される情報の内容及び提供方法も任意である。例えば、ナビゲーション・システムのディスプレイ上に自車両の現在位置に加えて交差車両と判断された車両の位置も表示した上で、ディスプレイ上に交差車両が存在することを表す警報を視覚的に提示すると共に、同旨の警報を音声で聴覚的にも提示する、などといったやり方が考えられる。
【００６８】
この情報提供により、運転者は、たとえ視界に入っていない交差車両であっても、その存在について交差点進入前に予め認識することができるため、操舵や減速といった衝突回避行動を採ることができる。
【００６９】
このようにして所定の情報が提供されると、処理はサーチ状態（Ｓ５０１）に戻る。
【００７０】
このように、本実施形態によれば、各車両において検出された絶対位置ではなく、車両前方交差点を基準とした相対的な車両位置に基づいて周辺車両の位置を把握するため、車両ごとの位置検出精度のバラツキに影響されず、交差車両を精度良く検知することができる。
【００７１】
なお、上記一実施形態の説明において、交差点を識別できる固有の識別記号などが各交差点に割り当てられているのであれば、各車両は交差点構成要素情報の代わりに該識別記号を発信してもよい。この場合も、車両の絶対位置ではなく、交差点を基準とした相対的な車両の位置を知ることができる。
【００７２】
また、上記一実施形態の説明においては、１台の車両が１台の相手車両を交差車両であるか否か判断する場合について主に説明したが、図面及び上記説明から当業者には明らかなように、位置情報及び構成要素情報を発信する車両は複数台でもよく、これら情報を受信する車両も複数台でもよい。この発信及び受信は、個別且つ同時に行われ得るものである。よって、一車両は、多くの周辺車両から位置情報及び構成要素情報を集めることにより、より詳細な車両接近状況を把握することができる。
【００７３】
また、図３の機能ブロック図では、自車両について位置情報及び前方交差点の構成要素情報を発信するための送信系と、他の車両から受信した位置情報及び構成要素情報に基づいて自車両の地図データベース上で相手車両（情報発信元車両）の位置を精度良く認識するための受信系と、を双方備えた運転補助装置３００について説明したが、当業者には明らかなように、本発明に係る運転補助システムにおいては、上記送信系だけを有する運転補助装置及びそれを備えた車両が存在してもよく、上記受信系だけを有する運転補助装置及びそれを備えた車両が存在してもよい。
【００７４】
さらに、当業者には明らかなように、図３の機能ブロック図に示した構成要素及び当業者には明らかであるために図示を省略したその他の既知の構成要素は、１つ又は複数のハードウェアによって実現されてもよく、ソフトウェアによって実現されてもよく、１つ又は複数のハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって実現されてもよい。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、車両ごとの位置検出精度のバラツキに影響を受けず、車車間通信を利用して相手車両の位置を精度良く認識することができる運転補助システム及び装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】交差車両の位置検出について説明するための例示的交差点道路形状を示す模式図である。
【図２】（ａ）図１に示す交差点Ｘについてノードとリンクで表した模式図である。
（ｂ）図１に示す交差点Ｙについてノードとリンクで表した模式図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る運転補助装置の機能ブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る運転補助装置の情報発信側車両における処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係る運転補助装置の情報受信側車両における処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態に係る運転補助装置の情報受信側車両における構成要素マッピング処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
３００運転補助装置
３０１位置検出部
３０２情報生成部
３０３地図データベース
３０４通信部
３０５アンテナ
３０６相手車両位置認識部
３０７情報提供部

Claims

車両が自車両の位置情報を発信し、他の車両が該位置情報を利用するシステムにおいて車両に備えられる運転補助装置であって、
交差点を識別するための交差点識別情報と、該交差点識別情報を用いて識別される交差点からの距離として表された相手車両の位置情報とを受信した場合に、受信した前記交差点識別情報に含まれる接続リンク数及び各リンクの接続角度を自車両の地図データベースに照らし、これら接続リンク数及び各リンクの接続角度が一致するか否かを判断することによって受信した前記交差点識別情報を用いて識別される交差点を自車両の地図データベース上で識別し、この識別された交差点からの距離として表された該相手車両の位置を自車両の地図データベース上にマッピングして、ディスプレイ上に表示する、ことを特徴とする運転補助装置。