道路形狀推定系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠更容易、更高精度地推定道路的彎道形狀的技術。本發(fā)明是一種道路形狀推定系統(tǒng)，對包括曲率半徑基于回旋曲線變化的彎道緩和部和曲率半徑一定的正圓彎道部的道路的形狀進行推定。基于來自車輛的白線識別攝像機、偏航角速度傳感器、輪速傳感器的信息，求出彎道緩和部的車輛位置處的距彎道起點的距離（Lp）和彎道曲率半徑（Rp），另外，根據(jù)標志識別攝像機的圖像求出正圓彎道部的曲率半徑（Rreal）。并且，使用這些信息和回旋函數(shù)導出彎道緩和部的長度（Lclo），推測道路的形狀。
【專利說明】道路形狀推定系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及道路形狀推定系統(tǒng)，該道路形狀推定系統(tǒng)對供汽車等移動體移動、具有曲率半徑按照預定的函數(shù)變化的曲率變動部和曲率半徑一定的曲率固定部的道路的形狀進行推定。
【背景技術】
[0002]在彎道超速警報系統(tǒng)(CSWS)、自動巡航系統(tǒng)(ACC)、車道保持輔助系統(tǒng)(LKA)、防撞安全系統(tǒng)(PCS)等系統(tǒng)中，要求提高便利性、安全性、燃料經(jīng)濟性。并且，為此必須提高控制的精度，例如，需要正確地識別彎道形狀等道路形狀。但是，在為了正確地識別道路形狀而僅使用導航系統(tǒng)的情況下，在取得的位置精度方面存在問題。因此，在該情況下，為了補充導航系統(tǒng)，進行了增加地圖上的節(jié)點的對策、改善節(jié)點的連接方法、使用了毫米波傳感器的復雜的道路形狀識別的研究。
[0003]關于上述的技術，例如，基于通過道路形狀取得單元取得的范圍的道路形狀的點數(shù)據(jù)來算出該道路的曲率半徑、根據(jù)算出的曲率半徑從彎道跟前開始減速的系統(tǒng)已經(jīng)商品化(例如，參照專利文獻I)。另外，提出了如下技術:根據(jù)導航數(shù)據(jù)決定彎道的緩和部、正圓(perfect circle)部的區(qū)間，在根據(jù)GPS位置信息而本車位于緩和部的情況下，算出從彎道進入地點到當前位置的距離，根據(jù)從白線識別攝像機取得的所述距離算出回旋(clothoid)曲線參數(shù)，由此取得任意的位置的彎道曲率半徑(例如，參照專利文獻2)。
[0004]然而，在上述的技術中作為推定道路形狀的單元使用車輛導航系統(tǒng)，所以存在如下不便:在GPS接收被遮斷的情況(shadowing)下無法發(fā)揮功能。另外,存在GPS的位置檢測精度不夠的情況。進一步，為了提高曲率半徑的計算精度，存在節(jié)點數(shù)增加、制御邏輯復雜化的不便。另外，也認為具有在周邊存在多條道路的情況下會產(chǎn)生誤匹配的不良狀況。并且，存在如下情況:導航系統(tǒng)自身價格高，因此為了改善上述不良狀況而需要很多開發(fā)費用。
[0005]另外，射出毫米波、激光來檢測彎道形狀并推定曲率的技術也是公知的。然而，這些技術存在如下不便:能夠通過路邊障礙物的材質、形狀檢測的靜止物是受到限制的，天候穩(wěn)健(robust)性低，在復雜的道路形狀和/或環(huán)境(包括通過路邊的人、自行車)中誤推定的可能性升高，難以更簡單地高精度地推定彎道的曲率半徑。
[0006]在先技術文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2004 - 272426號公報
[0008]專利文獻2:日本特開平11 - 160078號公報
[0009]專利文獻3:日本特開2010 - 151691號公報
[0010]專利文獻4:日本特開2006 - 031553號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明是鑒于上述的情況而完成的發(fā)明，其目的在于提供能夠用更簡單的方法、更高精度地推定道路的彎道形狀的技術。
[0012]用于解決問題的手段
[0013]用于達成上述目的的本發(fā)明是推定包括曲率基于預定的函數(shù)而變化的彎道和曲率一定的彎道的道路的形狀的道路形狀推定系統(tǒng)，以以下的方面為最大的特征。即，基于來自移動體的自主式傳感器的信息，求出曲率變化的彎道的預定的點與彎道起點的距離和彎道的曲率半徑，另外，求出曲率一定的彎道的曲率半徑。并且，使用這些信息和所述預定的函數(shù)，導出曲率變化的彎道整體的長度，推測道路的形狀。
[0014]更具體而言，為一種道路形狀推定系統(tǒng)，推定供移動體移動的道路的形狀，所述道路具有曲率半徑按照預定的函數(shù)變化的曲率變動部和曲率半徑一定的曲率固定部，所述道路形狀推定系統(tǒng)的特征在于，具備:
[0015]曲率固定半徑取得單元，其取得作為所述曲率固定部的曲率半徑的曲率固定半徑;
[0016]移動體信息傳感器，其搭載于所述移動體,檢測該移動體的動作信息；
[0017]曲率變動信息取得單元，其基于所述移動體信息傳感器檢測到的信息，取得曲率變動距離和曲率變動半徑，所述曲率變動距離為從所述曲率變動部的起點到該曲率變動部的預定點的距離，所述曲率變動半徑為所述預定點的道路的曲率半徑；和
[0018]導出單元，其使用所述預定的函數(shù)由所述曲率變動距離、所述曲率變動半徑以及所述曲率固定半徑導出所述曲率變動部的長度。
[0019]由此，根據(jù)通過曲率固定半徑單元取得的曲率固定半徑、和通過曲率變動信息取得單元使用移動體信息傳感器取得的曲率變動距離以及曲率變動半徑，導出單元使用所述預定的函數(shù)導出曲率變動部的長度。因此，與從車輛導航取得曲率變動距離以及曲率變動半徑而導出曲率變動部的長度的情況相比，能夠更簡單地推定道路形狀。另外，能夠回避GPS收信遮斷、節(jié)點數(shù)的增加、周邊存在多條道路的情況下的誤匹配等不良，能夠更高精度地推定道路形狀。
[0020]另外，在上述中，也可以為:所述曲率固定半徑取得單元基于圖像信息取得作為所述曲率固定部的曲率半徑的曲率固定半徑。這樣，在取得曲率固定半徑時也不必要使用車輛導航的信息，所以能夠更簡單或者更高精度地取得曲率固定半徑。另外，在上述中，也可以為:所述圖像信息是道路標志的圖像，所述曲率固定半徑取得單元具有標志識別攝像機。即，因為存在道路標志顯示前方的道路的曲率半徑的情況，所以也可以為:用標志識別攝像機取得道路標志(標識)的圖像，從該道路標志的圖像取得前方的道路的曲率固定半徑。由此，能夠不附加特別的結構而更簡單地取得曲率固定半徑。
[0021]另外，在上述中，預定的函數(shù)也可以為回旋曲線。在此，在日本使用回旋曲線作為定義曲率變動部的形狀的函數(shù)。通過使用該回旋曲線，能夠由曲率變動距離、曲率變動半徑、曲率固定半徑導出所述曲率變動部的長度。此外，定義曲率變動部的形狀的函數(shù)也可以為其他的函數(shù)。例如在米國使用2次曲線，所以也可以將預定的函數(shù)設為2次曲線。
[0022]另外，在本發(fā)明中，所述預定的點也可以為所述移動體的位置。即，也可以為:將本發(fā)明的道路形狀推定系統(tǒng)設為用于搭載于移動體的系統(tǒng)，在移動體位于曲率變動部時，曲率變動信息取得單元取得作為從曲率變動部的起點到移動體的距離的曲率變動距離、和移動體的位置處的曲率變動半徑。這樣，在移動體中，能夠自己更準確、更迅速地推定行駛中的道路的形狀，能夠提高行駛的安全性、容易性。
[0023]另外，在本發(fā)明中，所述曲率變動信息取得單元也可以為通過對移動體的速度積分來取得所述曲率變動距離。這樣，能夠不使用車輛導航的信息而更切實地取得曲率變動距離，能夠不受道路的狀態(tài)和/或GPS的收信狀態(tài)的影響而更高精度地取得曲率變動距離。
[0024]另外，在本發(fā)明中，也可以為:所述曲率變動信息取得單元具有取得道路中的白線的圖像的白線圖像取得裝置，并且基于通過所述白線圖像取得裝置取得的白線的圖像，取得所述曲率變動半徑。由此也能夠不使用車輛導航的信息而取得曲率變動半徑，能夠不受道路的狀態(tài)和/或GPS的收信狀態(tài)的影響而更高精度地取得曲率變動半徑。
[0025]另外，在本發(fā)明中，也可以為:在所述移動體在所述曲率變動部移動的期間，所述曲率變動信息取得單元按每預定時間反復取得所述曲率變動距離和所述曲率變動半徑，在所述移動體在所述曲率變動部移動的期間，所述導出單元根據(jù)通過所述曲率變動信息取得單元取得的所述曲率變動距離和所述曲率變動半徑，按每預定時間反復算出所述預定的函數(shù)所包含的預定的常數(shù)，在該常數(shù)的每預定時間的變動變?yōu)楸乳撝敌≈?，導出所述曲率變動部的長度。
[0026]即，在本發(fā)明中，在移動體進入曲率變動部而進行移動的期間，反復通過曲率變動信息取得單元取得曲率變動距離和曲率變動半徑，從該信息算出預定的函數(shù)所包括的預定的常數(shù)。然而，在移動體剛進入曲率變動部時，曲率變動距離的值自身較小，檢測誤差的影響也大，所以作為結果算出的預定的常數(shù)的變動大。在這樣的狀態(tài)下，有時即使導出曲率變動部的長度也不能說導出的值的可靠性高。
[0027]因此，在本發(fā)明中，設為:在移動體在所述曲率變動部移動的期間，按每預定時間而反復算出預定的函數(shù)所包括的預定的常數(shù)，在該常數(shù)的每預定時間的變動變?yōu)楸乳撝敌≈?，導出曲率變動部的長度。由此，能夠在移動體進入曲率變動部后，經(jīng)過某種程度的時間而成為能夠得到精度足夠高的曲率變動距離和曲率變動半徑的狀態(tài)之后，導出曲率變動部的長度。其結果，能夠更高精度地推定道路形狀。
[0028]此外，用于解決本發(fā)明的課題的單元可以在可能的限度內(nèi)組合使用。
[0029]發(fā)明的效果
[0030]本發(fā)明能夠更簡單、更高精度地推定道路的彎道形狀。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是表示本發(fā)明實施例1的道路形狀推定系統(tǒng)的框圖。
[0032]圖2是用于對本發(fā)明實施例1的道路形狀的推定處理進行說明的圖。
[0033]圖3是表示本發(fā)明實施例1的道路形狀推定程序的框圖。
[0034]標號說明
[0035]I車輛；3E⑶；4偏航角速度傳感器；5輪速傳感器；6白線識別攝像機；7標志識別攝像機；10彎道；10a白線；11直線部；12彎道緩和部；13正圓彎道部；15道路標志。
【具體實施方式】
[0036]以下，參照圖面，對用于實施本發(fā)明的優(yōu)選方式進行例示性的詳細說明。
[0037](實施例1)[0038]圖1是表示本實施例涉及的道路形狀推定系統(tǒng)的概略結構的框圖。本系統(tǒng)具備作為控制內(nèi)燃機的電子控制計算機的ECU3。E⑶3具備未圖示的ROM、RAM、CPU、輸入端口、輸出端口等，電連接有偏航角速度(yaw rate)傳感器4、輪速傳感器5、白線識別攝像機6以及標志識別攝像機7。在此，至少偏航角速度傳感器4、輪速傳感器5、白線識別攝像機6相當于本實施例中的移動體信息傳感器。另外，白線識別攝像機6也構成本實施例中的白線圖像取得裝置。
[0039]從偏航角速度傳感器4向ECU3提供與車輛偏航角速度對應的檢測信號，從輪速傳感器12向ECU3提供與車輪的旋轉同步的輪速脈沖。另外，通過白線識別攝像機6拍攝區(qū)劃車輛附近的行駛車道的白線，通過標志識別攝像機7拍攝道路標志，各自的圖像信息(攝像信號)被提供給ECU3。另外，包括后述的道路形狀推定程序的各種的程序存儲于ECU3的R0M，通過ECU3來執(zhí)行。
[0040]圖2是用于對車輛I在行駛期間來到道路10的彎道的情況下的本發(fā)明的處理進行說明的圖。該道路10的彎道包括:直線部11 ;彎道緩和部12，其與直線部11連接，作為曲率半徑逐漸變小的曲率變動部；和正圓彎道部13，其與彎道緩和部12連接，作為曲率半徑最小且一定的曲率固定部。正圓彎道部13的前方在圖1中省略，但經(jīng)由曲率半徑逐漸變大的出口側彎道緩和部與出口側直線部連接。此外，彎道緩和部12的形狀通過回旋曲線來確定。
[0041]該回旋曲線是距曲線的起點的距離L和曲率半徑R之間的關系表示為以下所示的式(I)的曲線。
[0042]LXR = A2.....(I)
[0043]在此，A2是確定回旋曲線的形狀的常數(shù)。以下，對本實施例的道路形狀推定的步驟進行說明。
[0044]在圖2中，作為移動體的車輛I位于彎道緩和部12。在車輛I的當前位置P,通過白線識別攝像機6拍攝車輛I的前方，從拍攝的圖像信息識別白線IOa的圖像。并且，基于拍攝的圖像信息計算白線IOa和車輛I之間的距離(白線橫位置)，基于其計算結果算出車輛I相對于白線的姿勢。進一步，根據(jù)偏航角速度傳感器4的檢測信號檢測車輛I的偏航角，并且，檢測來自輪速傳感器5的輪速脈沖，由此取得車輛I的速度V (t)。并且，將該速度V (t)如式(2)所示進行積分，由此取得從彎道緩和部12的起點到車輛I的當前位置P的距離Lp。
[0045]Lp = / V (t) dt....(2)
[0046]進一步，基于車輛I相對于白線IOa的姿勢以及行駛軌跡，計算白線IOa的形狀以及當前位置P的道路的曲率半徑Rp。關于該計算方法，使用公知的方法，所以在此省略說明。
[0047]接著，通過取得的Rp、Lp的值，如下那樣計算回旋曲線的常數(shù)A2。
[0048]LpXRp = A2......(3)
[0049]另外，在本實施例中，在即將來到彎道之前的直線部11中，通過標志識別攝像機7拍攝道路標志15，基于拍攝的圖像信息，取得正圓彎道部13的曲率半徑Rreal。在該方法中，能夠通過比較廉價的標志識別攝像機7，更高精度地取得曲率半徑Rreal。另外，對于道路標志的識別，能夠通過單目攝像機進行，所以通過將上述的白線識別攝像機6和標志識別攝像機7共用，能夠使裝置簡略化、減少成本。此外，曲率半徑Rreal在本實施例中相當于曲率固定半徑。另外，標志識別攝像機7和ECU3在本實施例中構成曲率固定半徑取得單元
[0050]并且，通過以下的(4)式，導出彎道緩和部12的長度Lclo。
[0051]
【權利要求】
1.一種道路形狀推定系統(tǒng)，推定供移動體移動的道路的形狀，所述道路具有曲率半徑按照預定的函數(shù)變化的曲率變動部和曲率半徑一定的曲率固定部，所述道路形狀推定系統(tǒng)的特征在于，具備: 曲率固定半徑取得單元，其取得作為所述曲率固定部的曲率半徑的曲率固定半徑； 移動體信息傳感器，其搭載于所述移動體，檢測該移動體的動作信息； 曲率變動信息取得單元，其基于所述移動體信息傳感器檢測到的信息，取得曲率變動距離和曲率變動半徑，所述曲率變動距離為從所述曲率變動部的起點到該曲率變動部的預定點的距離，所述曲率變動半徑為所述預定點的道路的曲率半徑；和 導出單元，其使用所述預定的函數(shù)由所述曲率變動距離、所述曲率變動半徑以及所述曲率固定半徑導出所述曲率變動部的長度。
2.根據(jù)權利要求1所述的道路形狀推定系統(tǒng)，其特征在于， 所述曲率固定半徑取得單元基于圖像信息取得作為所述曲率固定部的曲率半徑的曲率固定半徑。
3.根據(jù)權利要求2所述的道路形狀推定系統(tǒng)，其特征在于， 所述圖像信息是道路標志的圖像，所述曲率固定半徑取得單元具有標志識別攝像機。
4.根據(jù)權利要求1?3的任一項所述的道路形狀推定系統(tǒng)，其特征在于， 所述預定的函數(shù)是回旋曲線。
5.根據(jù)權利要求1?4的任一項所述的道路形狀推定系統(tǒng)，其特征在于， 所述預定點是所述移動體的位置。
6.根據(jù)權利要求5所述的道路形狀推定系統(tǒng)，其特征在于， 所述曲率變動信息取得單元通過對移動體的速度進行積分來取得所述曲率變動距離。
7.根據(jù)權利要求1?6的任一項所述的道路形狀推定系統(tǒng)，其特征在于， 所述曲率變動信息取得單元具有取得道路中的白線的圖像的白線圖像取得裝置，并且基于通過所述白線圖像取得裝置取得的白線的圖像，取得所述曲率變動半徑。
8.根據(jù)權利要求1?7的任一項所述的道路形狀推定系統(tǒng)，其特征在于， 在所述移動體在所述曲率變動部移動的期間，所述曲率變動信息取得單元按每預定時間反復取得所述曲率變動距離和所述曲率變動半徑， 在所述移動體在所述曲率變動部移動的期間，所述導出單元根據(jù)通過所述曲率變動信息取得單元取得的所述曲率變動距離和所述曲率變動半徑，按每預定時間反復算出所述預定的函數(shù)所包含的預定的常數(shù)，在該常數(shù)的每預定時間的變動變?yōu)楸乳撝敌≈螅瑢С鏊銮首儎硬康拈L度。
【文檔編號】B60W40/072GK103459227SQ201180069892
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2011年4月8日 優(yōu)先權日:2011年4月8日
【發(fā)明者】吉浜勇樹 申請人:豐田自動車株式會社