JP2006004223A - 車両の走行車線認識装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両が走行している車線を正確に特定可能にする。
【解決手段】 本発明の車両の走行車線認識装置１は、複数の車線を備えた道路を車両が走行しているときに、走行している車線を特定するものであって、車両の走行状況を検出する検出手段を備えると共に、車両の周囲の状態を認識する認識手段を備え、更に、検出手段により検出した走行状況及び認識手段により認識した周囲状態に基づき車両が走行する車線を特定する特定手段２を備えるように構成したものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の車線を備えた道路を車両が走行しているときに、走行している車線を特定する機能を備えた車両の走行車線認識装置に関する。

カーナビゲーション装置においては、ＧＰＳ受信機等からなる位置検出器により検出した位置と、地図データとをマップマッチングすることにより、車両が走行中の道路と、この道路上の現在位置とを特定し、表示装置に地図（道路地図）と現在位置を表示するように構成されている。ここで、複数の車線を片側に備えた道路があるが、位置検出器の検出精度及び地図データの精度から、複数車線の中のどの車線を車両が走行しているのかは、わからなかった。このため、従来のカーナビゲーション装置では、運転者に走行する車線を変更するように促す案内、即ち、詳細な案内を実現することができなかった。

尚、車両の走行車線を予測する装置の一例として、特許文献１に記載された構成が知られている。この構成においては、車両の前部の両側面部に距離センサを設け、これら２つの距離センサにより車両の両側の障害物（ガードレール等）との距離を検出し、これら検出した距離に基づいて、走行中の車線を推測するように構成されている。
特開２００３−１６８５９１号公報

上記特許文献１の構成の場合、車線の幅が予め限られていることから、車線の幅が異なる道路においては、車線を正確に予測することができない。また、対向車線との境界に障害物がない道路の場合や、車両と並走する車両が存在するような場合には、車線を誤検出してしまうという問題点があった。
そこで、本発明の目的は、車両が走行している車線を正確に特定することができる車両の走行車線認識装置を提供するにある。

本発明の車両の走行車線認識装置は、複数の車線を備えた道路を車両が走行しているときに、走行している車線を特定するものであって、前記車両の走行状況を検出する検出手段と、前記車両の周囲の状態を認識する認識手段と、前記検出手段により検出した走行状況及び前記認識手段により認識した周囲状態に基づき前記車両が走行する車線を特定する特定手段とを備えるところに特徴を有する。この構成においては、検出手段により検出した走行状況及び認識手段により認識した周囲状態に基づき車両が走行する車線を特定する構成であるので、従来構成に比べて、車線の特定精度をかなり高くすることができる。

また、上記構成の場合、前記検出手段を、前記車両の進入車線を予測する車線予測手段と、前記車両の車線変更を検出する車線変更検出手段とから構成することが好ましい。更に、前記認識手段を、前記車両の両側の車線状態を認識する車線状態認識手段と、前記車両の両側の対象物の運動状態を認識する対象物運動状態認識手段とから構成することがより一層好ましい。

以下、本発明をカーナビゲーション装置に適用した一実施例について、図面を参照しながら説明する。まず、図１は、本実施例のカーナビゲーション装置１の電気的構成を概略的に示すブロック図である。この図１に示すように、カーナビゲーション装置１は、制御回路２と、位置検出器３と、操作スイッチ群４と、地図データ入力部５と、車線状態認識センサ（車線状態認識手段）６と、対象物運動状態認識センサ（対象物運動状態認識手段）７と、車線変更検出センサ（車線変更検出手段）８と、表示部９と、音声出力装置１０と、外部メモリ１１と、リモコンセンサ１２とから構成されている。

上記制御回路２は、カーナビゲーション装置１の動作全般を制御する機能を有しており、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ及びこれらを接続するバス（いずれも図示しない）を備えて構成されている。位置検出器３は、ＧＰＳ（Global Positioning System ）受信機１３と、ジャイロスコープ１４と、車速センサ１５と、地磁気センサ１６とから構成されている。位置検出器３は、上記４つのセンサ１３〜１６により互いに補間しながら車両の現在位置を検出するように構成されており、高精度の位置検出機能を有している。

尚、位置検出精度をそれほど必要としない場合には、４つのセンサ１３〜１６のうちの何れかで（または複数のセンサの組み合わせで）位置検出器３を構成しても良い。また、車両のステアリングの回転センサや、ホイールの車輪センサ等を適宜組み合わせて位置検出器３を構成しても良い。
操作スイッチ群４は、表示部９の表示画面の上面に設けられたタッチスイッチ（タッチパネル）と、表示部９の周辺部に設けられたメカニカルなプッシュスイッチ（図示しない）等とから構成されている。

地図データ入力部５は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＨＤＤ、メモリ等を読み取り可能な読取装置で構成されており、地図データ等を入力するための装置である。
車線状態認識センサ６は、図２に示すように、自動車（車両）１７の両側面部のほぼ中央部に配設された例えばＣＣＤカメラからなる白線検出センサ１８ａ、１８ｂから構成されている。この場合、白線検出センサ１８ａ、１８ｂにより検出された画像データを画像認識処理することにより、自動車１７の両側の道路の表面に描かれた車線状態が「直線」、「破線」、「線なし」のいずれであるかを認識することが可能な構成となっている。

そして、制御回路２は、上記車線状態認識センサ６により認識された車線状態に基づいて自動車１７が走行している車線を予測するように構成されている。例えば、自動車１７の左側に「直線」が検出され、右側に「破線」が検出された場合には、自動車１７は、現在、左車線を走行していると予測することができる。
対象物運動状態認識センサ７は、図２に示すように、自動車１７の両側面部の前後部に配設された４個の赤外線センサ１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄから構成されている。各赤外線センサ１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄは、赤外線を投光し、物体（対象物）で反射した反射光（赤外線）を受光したとき、物体を検出し、反射光を受光しないとき、物体を検出しない構成となっている。

そして、上記４個の赤外線センサ１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄの検出信号に基づいて、自動車１７の周囲（左右両側）の対象物が自動車１７と同じ方向に走行しているか否か、また、静止しているか否かを認識し、これら認識結果から自動車１７の走行車線を予測することが可能なように構成されている。
具体的には、まず、片側の前後の赤外線センサ１９ａ、１９ｂ（１９ｃ、１９ｄ）の検出順序（反応順序）により、自分の自動車１７から見た片側の対象物の移動方向を求める。次に、赤外線センサ１９ａ、１９ｂ（１９ｃ、１９ｄ）からの検出信号に基づいて、自分の自動車１７に対する対象物の移動速度（相対速度）を測定する。この測定結果と、自分の自動車１７の移動速度とから、対象物が静止している物体であるか、同じ進行方向に走行している自動車であるか、反対の進行方向に（即ち、対向車線を）走行している自動車であるかを認識するように構成されている。

そして、上記認識結果に基づいて、自分の自動車１７が走行している道路の車線を、例えば次の表に示すようにして、予測することが可能である。尚、自分の自動車１７の移動速度を例えば５０ｋｍとする。

また、車線変更検出センサ８は、図２に示すように、自動車１７の下面の中央部において左右に離して配設された例えばＣＣＤカメラからなる２個の白線検出センサ２０ａ、２０ｂから構成されている。各白線検出センサ２０ａ、２０ｂは、検出した画像データを画像認識処理することにより、各センサ２０ａ、２０ｂの下方の道路の表面上に「直線」や「破線」等が描かれているか否かを検出することが可能になっている。

この構成の場合、自動車１７が車線変更を実行すると、上記２個の白線検出センサ２０ａ、２０ｂが順次白線を検出する。このとき、右の白線検出センサ２０ａが先に白線を検出し、左の白線検出センサ２０ｂが後になるように検出した場合、自動車１７は右車線に移動（車線変更）したと判断することができる。そして、反対に、左の白線検出センサ２０ｂが先に白線を検出し、右の白線検出センサ２０ａが後になるように検出した場合、自動車１７は左車線に移動（車線変更）したと判断することができる。

また、表示部９は、地図を表示するための例えばカラー液晶ディスプレイで構成されており、地図データ（道路データ、文字データ及び背景データ等）、自車位置マーク、誘導経路等の付加データ等を重ねて表示することが可能なように構成されている。音声出力装置１０は、音声案内の各種のメッセージや操作音等を出力する機能を有している。また、外部メモリ１１は、メモリスティックやメモリカードや磁気テープ等の読取装置で構成されており、地図データや音楽データや映像データ等を入力するための装置である。

尚、ユーザーは、図字しないリモコンを操作することにより、リモコンセンサ１２を介して制御回路２へ各種の操作信号を与えるように構成されている。また、制御回路２は、図示しない通信装置（例えばＶＩＣＳ通信装置や、携帯電話機（専用の携帯電話端末や汎用の携帯電話機等）など）を介して外部の情報供給センタ（例えばＶＩＣＳセンタや種々の情報センタ等）との間でデータを送受信することができるように構成されている。

また、制御回路２は、現在位置（出発地）から目的地までの最適経路（誘導経路）を自動的に計算して設定する機能（経路計算機能）を備えている。尚、自動的に最適経路を設定する方法としては、例えばダイクストラ法等を使用している。また、目的地は、ユーザーが操作スイッチ群４やリモコンを操作して設定することが可能な構成となっている。そして、制御回路２は、表示部７に表示されている地図上に上記目的地までの最適経路（誘導経路）を重ねて表示する機能や、現在位置を上記地図上に位置付けるマップマッチング処理を実行する機能等を備えている。

更にまた、制御回路２は、ジャイロスコープ１４及び車速センサ１５からの各検出信号と、地図データとに基づいて、自動車１７が進入する車線を予測することができるように構成されている。例えば、一般の道路（片側に複数車線がある道路）の交差点において、自動車１７が右折または左折する場合、どの車線に入っていくのか判定が困難である。このような場合に、制御回路２は、交差点の大きさのデータ（地図データ）と、自動車１７が右折（左折）する際の右折（左折）角度（ジャイロスコープ１４による検出値）と、自動車１７の走行速度（車速センサ１５による検出値）とに基づいて、どの車線に入ったかを予測するようにしている。

具体的には、自動車１７が右折（左折）時に９０度回転するのに、１０秒かかったとすると共に、そのときの走行速度が１０ｋｍであったとする。すると、右折（左折）時に、
（１０／３６００）＊１０ｋｍ
進んだことになる。ここで、地図データから、交差点の大きさを把握し、計算された走行距離で入ると考えられる車線を、進入車線であると予測するのである。この場合、制御回路２が、車線予測手段としての機能を備えている。尚、ジャイロスコープ１４に代えて、自動車１７の右折（左折）角度を取得可能なセンサ（例えばステアリングの回転センサやジャイロセンサ等）を用いるように構成しても良い。

そして、本実施例の場合、上記制御回路（車線予測手段）２と、前記車線変更検出センサ（車線変更検出手段）８から、自動車（車両）１７の走行状況（走行状態）を検出する検出手段が構成されている。また、前記車線状態認識センサ（車線状態認識手段）６と、前記対象物運動状態認識センサ（対象物運動状態認識手段）７とから、自動車（車両）１７の周囲の状態を認識する認識手段が構成されている。

次に、上記構成のカーナビゲーション装置１の作用、特には、走行している車線を認識する制御の動作について、図３のフローチャートも参照して説明する。
まず、図３のステップＳ１において、制御回路２は、地図データから現在走行している道路の車線数の情報を取得する。続いて、ステップＳ２へ進み、制御回路２は、ジャイロスコープ１４及び車速センサ１５からの各検出信号と、地図データからの情報とに基づいて、自動車１７が進入する車線を予測する。この場合、予測した車線の認識レベルを示すカウンタをインクリメントしておく。

次に、ステップＳ３へ進み、制御回路２は、車線状態認識センサ６（白線検出センサ１８ａ、１８ｂ）により、自動車１７の両側の車線状態が「直線」、「破線」、「線なし」のいずれであるかを認識する。更に、制御回路２は、上記認識した車線状態に基づいて自動車１７が走行している車線を予測すると共に、予測した車線の認識レベルを示すカウンタをインクリメントする。

そして、ステップＳ４へ進み、制御回路２は、対象物運動状態認識センサ７（赤外線センサ１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ）により、自動車１７の周囲（左右両側）の対象物が自動車１７と同じ方向に走行しているか否か、また、静止しているか否かを認識し、これら認識結果から自動車１７の走行車線を予測する。また、予測した車線の認識レベルを示すカウンタをインクリメントしておく。

続いて、ステップＳ５へ進み、制御回路２は、車線変更検出センサ８（白線検出センサ２０ａ、２０ｂ）により、自動車１７が左車線または右車線に車線変更したことを検出したら、車線変更後の車線の認識レベルを示すカウンタをインクリメントしておく。
次に、ステップＳ６へ進み、制御回路２は、上記した４つのステップＳ２、Ｓ３、Ｓ４，Ｓ５で予測された車線の中から、認識レベルを示すカウンタの値が最も大きい車線を選び、この車線を自動車１７が走行している車線として特定（検出）するように構成されている。この場合、制御回路２が、本発明の特定手段としての機能を有している。そして、ステップＳ７へ進み、同一の道路（または車線）を走行しているかどうかを判断し、同一の道路（または車線）を走行しているときは、「ＹＥＳ」へ進み、ステップＳ３へ戻り、前述した認識処理を設定時間間隔で繰り返し実行するように構成されている。

また、自動車１７が左折、右折、車線変更等を行った場合には、ステップＳ７において、同一の道路（または車線）を走行しなくなるから、「ＮＯ」へ進み、ステップＳ１へ戻る。そして、地図データから道路の車線数のデータを取得する処理（ステップＳ１）と、進入車線予測処理（ステップＳ２）とから前述した処理を繰り返し実行するように構成されている。

このような構成の本実施例によれば、自動車１７の進入車線を予測すると共に、自動車１７の両側の車線状態を認識し、また、自動車１７の両側の対象物の運動状態を認識し、更に、自動車１７の車線変更を検出するようにし、これら認識結果や検出結果に基づいて自動車１７が走行する車線を特定するように構成したので、従来構成に比べて、車線の特定精度（認識精度）を高くすることができる。

尚、上記実施例においては、自動車１７の進入車線を予測する機能と、自動車１７の車線変更を検出する機能と、自動車１７の両側の車線状態を認識する機能と、自動車１７の両側の対象物の運動状態を認識する機能とを全て用いるように構成したが、これに限られるものではなく、上記４つの機能のうちのいくつかを適宜組み合わせて用いたり、他のセンサにより検出したセンサ情報を加えて用いたりするように構成することが可能である。

本発明の一実施例を示すカーナビゲーション装置のブロック図 各種のセンサの配設位置を示す図 フローチャート

符号の説明

図面中、１はカーナビゲーション装置（走行車線認識装置）、２は制御回路（車線予測手段、特定手段）、３は位置検出器、５は地図データ入力部、６は車線状態認識センサ（車線状態認識手段）、７は対象物運動状態認識センサ（対象物運動状態認識手段）、８は車線変更検出センサ（車線変更検出手段）、９は表示部、１４はジャイロスコープ、１５は車速センサ、１７は自動車（車両）、１８ａ、１８ｂは白線検出センサ、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄは赤外線センサ、２０ａ、２０ｂは白線検出センサを示す。

Claims (3)

1. 複数の車線を備えた道路を車両が走行しているときに、走行している車線を特定するものであって、
   前記車両の走行状況を検出する検出手段と、
   前記車両の周囲の状態を認識する認識手段と、
   前記検出手段により検出した走行状況及び前記認識手段により認識した周囲状態に基づき前記車両が走行する車線を特定する特定手段と
   を備えることを特徴とする車両の走行車線認識装置。
2. 前記検出手段は、
   前記車両の進入車線を予測する車線予測手段と、
   前記車両の車線変更を検出する車線変更検出手段と
   から構成されていることを特徴とする請求項１記載の車両の走行車線認識装置。
3. 前記認識手段は、
   前記車両の両側の車線状態を認識する車線状態認識手段と、
   前記車両の両側の対象物の運動状態を認識する対象物運動状態認識手段と
   から構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の車両の走行車線認識装置。
   
   

Images