JP5286653B2 - 静止物地図生成装置 - Google Patents

Description

本発明は、走行環境中の自車両周辺における物体の自車両に対する相対位置を測定する相対位置測定装置などを用いて静止物の絶対位置の平面分布を表す地図を生成する静止物地図生成装置に関する。
本発明は、自車両の絶対位置の測位精度の向上に大いに寄与するものであり、例えば自車両の現在位置を確認するためにカーナビゲーションシステムやオートクルーズシステムなどに備える、道路周辺の静止物の絶対位置情報のデータベースを、簡単かつ高精度に構築する際に有効である。

近年、ＧＰＳ衛星を用いた測位技術の進歩により、ＲＴＫ−ＧＰＳ（Real-Time Kinematic Global Positioning System ）では、誤差２〜３ｃｍ程度の測位精度を得ることができる様になったが、これらの測位装置は非常に高価であり、また、例えば走行中の自動車などの移動体に関する測位を実時間で実施するには必ずしも好適なものではない。

また、これらのＲＴＫ−ＧＰＳ等を用いずに構成可能な、自車両に関する比較的高精度な測位を実時間で実施するための従来の測位技術としては、例えば、下記の特許文献１，２に記載されているものなどが公知である。これらの測位技術では、通常のナビゲーションシステムでは用いられない程詳細な道路周辺の静止物（例：道路標識や反射板や停止線など）の特徴データや位置データが事前調査によって予め記憶された記憶装置（「詳細地図ＤＢ」や「道路周囲環境記憶装置」）を備え、更に、そこに記憶されたそれらの静止物の特徴データと走行中に実時間で検出された静止物の特徴とを照合する照合手段を備える点に特徴がある。

中でも特に、下記の特許文献１は、自動車の高精度位置を推定するために、車載カメラで撮影した画像から車線境界線とランドマーク（路面表示や道路標識など）を抽出し、道路の詳細地図情報との車線レベルでの整合性チェックにこの二つの情報を組み合わせて用いることを特徴としている。

また、下記の特許文献２には、下記の記載がある。
（記載１）「レーダ装置によって検出された静止物のデータと道路周囲環境記憶装置に記憶された静止物のデータとに基づいて、ナビゲーション装置で求めた自車の現在位置を修正することで、自車の現在位置の誤差を数１０ｍ程度から１０ｃｍ程度〜数１０ｃｍ程度の誤差にすることができ、精度を向上することができる。」との記載。
（記載２）「高速道路を一度走行して反射板や照明灯等の静止物の位置を道路周囲環境記憶装置に記憶させることで、次回からは本発明の選択車線維持装置により、自車選択車線を自動的に維持させることができる。」との記載。

また、下記の非特許文献１，２には、全方位カメラとＧＰＳを用いて市街地映像マップを構築する際に有用となる車載カメラ映像間の対応付け技法に関する記述がある。この技法は、全方位カメラを車載して、同一地点における相異なる複数時期の映像を照合し、撮像時に同時に取得したＧＰＳの位置情報を、その同一地点に関して平均化することによって、従来よりも正確な測位用の地図（市街地映像マップ）を作成しようとするものである。
特開２００５−２６５４９４ 特開平１０−３００４９３ 佐藤准嗣、外３名、"車載全方位カメラとＧＰＳを用いた市街地映像マップの構築"、２００５年電子情報通信学会総合大会Ｄ−１２−４３、２００５年３月。 佐藤准嗣、外３名、"市街地映像マップの構築のための車載カメラ映像間対応付け"、「映像の認知・理解シンポジウム（ＭＩＲＵ２００５）」、ｐ．５９６〜６０３、２００５年７月。

上記の特許文献１の測位方式においては、車載カメラで撮影した画像から車線境界線とランドマーク（路面表示や道路標識など）を抽出する必要があるが、この様な画像処理は必ずしも容易ではなく、また、天候や時間帯などによっては、これらの画像処理が困難となる場合も少なくない。また、上記の様な整合性チェックを実施するためには、予め上記の「詳細地図ＤＢ」に道路の詳細地図情報として所定のランドマーク（路面表示や道路標識など）を登録しておく必要があるが、これらのランドマークが何ら存在しない道路も数多く存在する。したがって、上記の特許文献１の測位技術は、その適用範囲や信頼性の面で問題が多い。また、路面表示や道路標識などの一定のランドマークの高精度な絶対位置を上記の詳細地図ＤＢに逐一登録することは、必ずしも現実的な方法とは言えない。

また、特許文献２の上記の（記載１）に示されている測位精度を実現するためには、上記の道路周囲環境記憶装置に殆ど誤差のない高精度な測位データ（絶対位置）を予め登録しておく必要がある。しかしながら、上記の特許文献２には、その様な高精度の測位データを上記の道路周囲環境記憶装置に予め登録しておくための方法や手順については、何ら開示されていない。
更に、この様な高精度の測位データを準備することは、現行の一般的な技術水準に照らして考えると、ＲＴＫ−ＧＰＳなどの高価な測位手段を用いない限り困難であり、また、ＲＴＫ−ＧＰＳなどを用いる場合であっても、それらの測位は個々の静止物の位置でそれぞれ静止して実施しなくてはならないため、上記の（記載１）に記載の道路周囲環境記憶装置を予め準備するための作業コストは、その適用領域（走行地域）を非常に狭く限定しない限り、極めて膨大になるものと考えざるを得ない。
したがって、特許文献２の上記の（記載１）に示される測位技術に従う限り、走行中の移動体の現在の絶対位置を高精度に測定する測位装置に関し、その適用領域を通常のカーナビゲーションシステムの一般ユーザーにまで幅広く拡大することは全く容易ではなく、その様なアプローチは現実的とは言い難い。

また、通常のＧＰＳを用いる場合、一般にその測位精度は、５ｍ〜３０ｍ程度しかないと言われており、よって、特許文献２の上記の（記載２）に示される測位技術によれば、たとえ路側などにある反射板や照明灯等の静止物に対する移動体からの相対的な位置関係を精度よく認識することはできても、それらの静止物の絶対位置や、走行中の自車両の現在の絶対位置を、上記のＧＰＳの測位精度（５ｍ〜３０ｍ）以上に高精度に検知することはできない。

また、上記の非特許文献１，２に記載されている従来技術は、上記の測位用の地図（市街地映像マップ）をエンドユーザが使用する際の時間帯や天候などによっては、必ずしも高い信頼性を得ることができない点や、撮影対象までの距離が直接得られないため、平面分布を表すマップの作成におおきなコストが掛かってしまう点など、多くの課題が残されている。

本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、走行中の移動体の現在位置（絶対位置）の実時間測定に有用な、道路周辺の静止物に関する高精度な測位データを簡単に収集することが可能な装置を低コストで実現することである。

上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。
即ち、本発明の第１の手段は、走行中の自車両の絶対位置を取得する絶対位置取得装置と、走行環境中の自車両周辺における物体の自車両に対する相対位置を測定する相対位置測定装置とを用いて静止物の絶対位置の平面分布を表す地図を生成する静止物地図生成装置において、自車両周辺における物体の一時刻における上記の相対位置の平面分布を表すローカルマップを生成するローカルマップ生成手段と、照合される複数の上記ローカルマップ間において互いに位置ずれして照合しない相似パターンを移動物として検出する移動物検出手段と、この移動物検出手段によって検出されたローカルマップ上の移動物の相対位置の位置データの重みを減少させる重み修正手段と、異時刻に生成された同一地点周辺の複数のローカルマップを、上記の重みを加味して照合するローカルマップ照合手段と、このローカルマップ照合手段によって対応づけられる同一地点について、上記の絶対位置取得装置の出力情報に基づいて算定される異時刻の複数の当該絶対位置を平均化処理する平均処理手段とを備え、重み修正手段は、移動物検出手段によって移動物が検出されたローカルマップ上の部分領域を、移動物が検出される可能性が高い移動物存在領域として登録し、その後、移動物存在領域から検出された物体の重みを、可能性に対して単調に減少させることである。

ただし、本明細書で言う絶対位置とは、緯度と経度で表される座標に変換可能な位置情報のことを言う。また、上記の絶対位置取得装置は、ＧＰＳ衛星からの信号を受信する受信装置に限定されるものではなく、ジャイロや速度計などを用いた自律的な航法に従う位置取得装置であってもよいし、更には、その様な自律航法の測位システムとＧＰＳとを組み合わせた測位装置であってもよい。また、後述の本発明の各実施例では、これらの絶対位置取得装置として、一般的なカーナビゲーションシステムに用いられている通常のＧＰＳ受信装置を仮定するが、それ以上に測位精度の高い測位装置を上記の絶対位置取得装置として用いてもよい。また、これらの測位結果としては、例えばカルマンフィルタなどの任意のフィルタリング処理によって、その値が補正された測位結果を用いてもよい。

また、本明細書で言う相対位置測定装置としては、レーザレーダを用いてもよいし、ミリ波レーダを用いてもよい。また、相対位置測定装置としてカメラを用い、単眼カメラによる移動ステレオ処理や複数カメラによるステレオ処理によって取得できる三次元位置情報を上記の相対位置として取得する様にしてもよい。また、これらの任意の組み合わせでもよく、車載可能で周辺の物体の平面分布を把握できるものであれば、本発明の相対位置測定装置の構成は問わない。ただし、より高い測定精度とより遠くまでの幅広い測定範囲とを同時により簡単に得るためには、少なくともレーザレーダを用いることがより望ましい。
また、レーザレーダやミリ波レーダを用いると、取得した位置データの信頼性や測定精度が、その使用時の時間帯や天候などに左右され難い点でも格段に有利である。
また、ローカルマップ照合手段によって対応づけられる上記の同一地点は、検出された静止物が存在する地点でも、その相対位置を測定した時の自車両の位置でもよい。

また、上記の重みは、相対位置測定装置によって検出される検出物体からの電磁波の受信強度などに基づいて定義することができ、この重みによって、その物体自身の存在に関する確からしさを表すことができる。そして、この重みをその検出後に適当に書き換えるなどの変更処理によって、上記の重みの修正処理を実現することができる。
また、ローカルマップ照合手段によって対応づけられる上記の同一地点は、検出された静止物が存在する地点でも、その相対位置を測定した時の自車両の位置でもよい。

なお、本発明のローカルマップ生成手段、移動物検出手段、重み修正手段、ローカルマップ照合手段、平均処理手段などの各手段による各情報処理は、必ずしも自車両の走行中に実時間で実行する必要はなく、これらの情報処理は、バッチ型の処理によっても勿論実行することができる。ただし、その場合には、収集した情報間でその情報収集時刻を対応づけるために、上記の絶対位置取得装置と相対位置測定装置の各装置には、情報取得時刻や測定時刻を記録するタイムスタンプ手段をそれぞれ設けることが望ましい。
また、本発明のローカルマップ照合手段におけるローカルマップの照合処理においては、同一地点を含み、共通の静止点を多く含んでいることが期待される、観測時の自車両の絶対位置の近いもの同士を検索して照合する。

移動物存在領域の大きさは任意でよく、よって例えば、小さな移動物存在領域が上記のローカルマップ上に散在していてもよいし、それらが適当にグループ化されていてもよい。また、上記の可能性は、検出された物体が移動物である確からしさが高い場合程高くなり、隣接するその様な点群及びその近傍領域を適当にグループ化して、移動物が検出される可能性が高い上記の移動物存在領域として登録しておくことが望ましい。
また、上記の移動物存在領域としては、その初期値として所定の領域（例：車両前方など）を定めておいてもよい。

また、本発明の第２の手段は、走行中の自車両の絶対位置を取得する絶対位置取得装置と、走行環境中の自車両周辺における物体の自車両に対する相対位置を測定する相対位置測定装置とを用いて静止物の絶対位置の平面分布を表す地図を生成する静止物地図生成装置において、自車両周辺における物体の一時刻における上記の相対位置の平面分布を表すローカルマップを生成するローカルマップ生成手段と、レーダ、カメラ、ジャイロ、または俯角センサを用いて自車両の俯角を推定する俯角推定手段と、この俯角推定手段によって推定された自車両の俯角に基づいて、個々のローカルマップ上における各点間の位置関係の歪みを補正する歪み補正手段と、ローカルマップにおける、移動物が検出される可能性が高い移動物存在領域から検出された物体の上記の相対位置の位置データの重みを、上記の可能性に対して単調に減少させる重み修正手段と、異時刻に生成された同一地点周辺の複数のローカルマップを、上記の重みを加味して照合するローカルマップ照合手段と、このローカルマップ照合手段によって対応づけられる同一地点について、上記の絶対位置取得装置の出力情報に基づいて算定される異時刻の複数の当該絶対位置を平均化処理する平均処理手段とを設けることである。
ただし、個々のローカルマップ上における上記の各点間の位置関係の歪みとは、俯角の変化に伴って生じ得る、例えば、１つのローカルマップにおける奥行き方向（車両進行方向）の縮尺の変化による変形などである。
また、上記の俯角センサは例えば、前後車輪の各ダンパーの伸縮状態をそれぞれ読み取る検出器などを用いて構成してもよい。

また、本発明の第３の手段は、走行中の自車両の絶対位置を取得する絶対位置取得装置と、走行環境中の自車両周辺における物体の自車両に対する相対位置を測定する相対位置測定装置とを用いて静止物の絶対位置の平面分布を表す地図を生成する静止物地図生成装置において、自車両周辺における物体の一時刻における上記の相対位置の平面分布を表すローカルマップを生成するローカルマップ生成手段と、上記のローカルマップにおける、移動物が検出される可能性が高い移動物存在領域から検出された物体の相対位置の位置データの重みを、上記の可能性に対して単調に減少させる重み修正手段と、異時刻に生成された同一地点周辺の複数のローカルマップを、上記の重みを加味して照合するローカルマップ照合手段と、レーダ、カメラ、車速センサ、加速度センサ、転舵角センサ、ジャイロ、ヨーレートセンサ、または上記の相対位置測定装置を用いて、走行中の道路の曲率または形状を推定する道路形状推定手段と、上記のローカルマップ照合手段によって対応づけられる同一地点について、上記の絶対位置取得装置の出力情報に基づいて算定される異時刻の複数の当該絶対位置を平均化処理する平均処理手段とを設け、上記の道路形状推定手段によって推定された上記の曲率または上記の形状に基づいて、上記の重み修正手段によって、上記のローカルマップ上の各点または各部分領域における上記の可能性を推定することである。

また、本発明の第４の手段は、上記の第２の手段において、レーダ、カメラ、車速センサ、加速度センサ、転舵角センサ、ジャイロ、ヨーレートセンサ、または上記の相対位置測定装置を用いて、走行中の道路の曲率または形状を推定する道路形状推定手段を備え、この道路形状推定手段によって推定された上記の曲率または上記の形状に基づいて、上記の重み修正手段によって、ローカルマップ上の各点または各部分領域における上記の可能性を推定することである。
即ち、この第４の手段は、上記の第２の手段と第３の手段との組み合わせである。

また、本発明の第５の手段は、上記の第２乃至第４の何れか１つの手段において、照合される複数のローカルマップ間において互いに位置ずれして照合しない相似パターンを移動物として検出する移動物検出手段を備え、この移動物検出手段によって検出されたローカルマップ上の移動物の相対位置の位置データの重みを前記重み修正手段によって減少させることである。

また、本発明の第６の手段は、上記の第５の手段において、上記の重み修正手段により、上記の移動物検出手段によって移動物が検出された上記のローカルマップ上の部分領域を、移動物が検出される可能性が高い移動物存在領域として登録し、その後、この移動物存在領域から検出された物体の上記の重みを、上記の可能性に対して単調に減少させることである。
即ち、この第６の手段は、上記の第２乃至第４の何れか１つの手段と、上記の第１の手段との組み合わせである。

ただし、上記の移動物存在領域としては、その初期値として所定の領域（例：車両前方など）を定めておいてもよい。また、移動物存在領域の大きさは任意でよく、よって例えば、小さな移動物存在領域が上記のローカルマップ上に散在していてもよいし、それらが適当にグループ化されていてもよく、上記の可能性以外には、これらの移動物存在領域の配置形態を制約する条件は特にない。

また、本発明の第７の手段は、上記の第１乃至第６の何れか１つの手段において、更に、ローカルマップ間の最もよく照合する位置関係において、上記の相対位置の位置データの重みを対応する各点毎に合計または平均して設定し直す重み再設定手段を設けることである。

以上の本発明の手段により、前記の課題を効果的、或いは合理的に解決することができる。

以上の本発明の手段によって得られる効果は以下の通りである。
即ち、本発明によれば、上記の重み変更作用（重み修正定手段の作用または重み再設定手段の作用）に基づいて、移動物である可能性が高い検出物体ほどその位置データの重みが低くなり、ローカルマップ照合手段では、その重みを加味してローカルマップの照合が行われる。このため、静止物の位置データの重みが相対的に高くなり、この設定によって、同一の静止物同士の照合を目的とする照合処理（ローカルマップ照合手段）における物体の誤対応が生じ難くなる。したがって、本発明によれば、上記のローカルマップ照合手段による静止物の相対位置の検出精度が効果的に向上する。

また、ここで検出された静止物の相対位置は、上記の絶対位置取得装置を用いて実時間で取得されたその検出時の自車両の絶対位置に基づいて、絶対位置に変換することができるので、これらの同一の静止物の絶対位置をそれぞれ多数の異時刻に渡って収集し平均化処理すれば、絶対位置取得装置から得られる絶対位置が含むランダム誤差を、その平均化作用によって効果的に排除することができる。
なお、ＧＰＳ信号から得られる絶対位置に含まれるオフセット誤差も、長期的にみればランダム誤差であるので、自車両の絶対位置をＧＰＳ信号から得る場合でも、測定作業を実施する観測期間を長期にわたって確保し、同一地点近傍に係わる多数のサンプル（ローカルマップ）を収集すれば、上記の平均化作用を得ることができる。

したがって、本発明によれば、移動物が検出される可能性が高い検出領域から検出された物体の相対位置の位置データの重み、または移動物として検出された物体の相対位置の位置データの重みがその可能性に対して単調に減少され、この作用（重みの修正または再設定）に基づいて、静止物の絶対位置の平面分布を表す地図を簡単かつ高精度に生成することができるので、これによって、所望の静止物地図の精度と信頼性を容易かつ効果的に向上させることができる。

特に、本発明の第１の手段によれば、上記の移動物検出手段によって、実時間で能動的に移動物が検出されるので、一回の測定作業によっても、路上などの移動物を検出することができる。そして、検出されたその移動物の位置データの重みを低くすることによって、比較的サンプル数（同一地点近傍におけるローカルマップの数）が少ない場合にも、同一の静止物同士の照合を目的とする照合処理（ローカルマップ照合手段）における物体の誤対応が生じ難くなる。

また、特に、本発明の第２の手段によれば、自車両の俯角変動に伴うローカルマップ上での各点間の距離の歪みを適切に補正することができるため、この様な手段によっても、同一の静止物同士の照合を目的とする照合処理（ローカルマップ照合手段）における物体の誤対応が生じ難くなる。

また、特に、本発明の第３の手段によれば、走行中の道路の曲率または形状の推定結果に基づいて、移動物が検出される可能性の大小をローカルマップ上の各点または各部分領域毎に効果的に推定することができるので、移動物存在領域を能動的かつ適切に定義することができる。

また、以上の本発明の手段は、各手段の間に特段の不整合が生じるものではなく、任意に適当に組み合わせて用いることができるものである。したがって、上記の本発明の第４乃至第６の何れか１つの手段によれば、上記の第１乃至第３の手段を任意に組み合わせることによって、上記の作用をそれぞれ任意に組み合わせて、対応する効果をそれぞれ任意に受諾することができる。
即ち、これらの手段は、上述までの手法を任意に組み合わせることで対応付け精度を向上させるものであり、その対応付け精度の向上によって、蓄積したローカルマップの位置精度を向上させることができる。また、高精度な地図を自動で且つ安定して作成することや、静止物の位置データを効果的に蓄積することが可能になり、これによって、従来よりも格段に信頼性の高い静止物地図生成装置を構成することができる。

また、上記の本発明の第７の手段の重み再設定手段は、移動物の位置や移動物存在領域を直接的に意識しなくても、移動物の位置データの重みを自動的に少なくとも相対的に小さくするための手段である。即ち、この重み再設定手段を用いると、移動物が検出される上記の可能性に基づいて物体の検出領域の差別化を図る必要がなく、重みの累積作用または平均化作用によって移動物の重みが、少なくとも相対的に、自然に小さくなっていくため、移動物に関する位置データと静止物に関する位置データとの区別を特に意識して積極的に行う必要もない。このため、本発明の第７の手段は、判定処理の少ない極めて簡潔なデータ処理方式によって、実現することができる。

例えば、ローカルマップを取得した時の自車両の絶対位置をそのローカルマップに付加して記憶しておき、ローカルマップ照合手段によって、過去のローカルマップと現在のローカルマップとの間で対応する同一地点を特定し、その地点の絶対位置を随時適正に平均化していけば、その地点の絶対位置が真の値に向って略漸近的に近づきながら更新されるので、これによって、所望の静止物地図の高精度化を図ることができる。（ただし、これらの情報処理は、リアルタイム処理によっても、バッチ処理によっても行うことができる。）

なお、上記の重み再設定手段を用いる場合、重みの累積作用または平均化作用によって移動物の重みが、少なくとも相対的に、自然に小さくなっていくため、例えばその平均値の収束状態などから、移動物が検出され易い領域を推定する様にしてもよい。この様な推定手段を用いれば、先行車両や並走車両が存在し易い移動物存在領域（即ち、マスクすべき領域）や、それらの各領域における移動物の検出のされ易さなどを推定することが可能となるため、これらの推定結果に基づいて、静止物であることが期待される検出物の位置データの重みを適切に設定することも可能となる。

また、略同一地点におけるローカルマップのサンプル数が所定の数に達した段階で、照合処理と各点毎の重みの平均化処理によって集約化されたローカルマップ上の各点の上記の平均値に対して、所定値以下の平均値をゼロクリアするノイズフィルタを施すようにすれば、上記の様な領域推定処理を行わなくても、移動物を排除する所望のマスキング効果を自然に得ることができる。

また、上記の本発明の静止物地図生成装置における、取得した情報を記録する際のデータ形式については、レーザレーダの反射点の２次元座標値でもよいし、特徴点のグループや具体的なランドマークなどを抽出した抽出結果でもよいし、それを更に視覚容易に加工した画面表示データなどでもよい。更に、単眼カメラによる移動ステレオ処理や複数カメラによるステレオ処理によって取得可能な車両からの三次元位置情報を付加する様にしてもよい。
また、これらのデータは、レーザレーダの反射点の位置を示す２次元座標値に、段階的または連続的な強度を付加したものでもよいし、一回のスキャンで取得したローカルマップ（レーザレーダの距離情報）の位置データを画像の輝度情報に変換して一列のデータに圧縮したものでもよく、同一地点を有するローカルマップ上の同一の静止物（同一の反射点）同士を適切に対応付けすることができる手段であれば、その手法は問わない。

これらのデータ形式は、例えばＤＰマッチングなどのマッチング処理を実行する際に、それらのデータ処理を実行し易い様に規定（定式化）したり、その時必要とされるメモリ容量が節約できる様に規定したり、それらのマッチング処理などが高速に実行できる様に規定したりするとよく、これによって、プログラムの保守・拡張性や、ローカルマップ照合手段などの実行処理性能やメモリ使用効率などが確保し易くなる。
また、以上のデータ形式の形態（定式化）に係わる事情は、ミリ波レーダなどを用いる場合についても同様である。

以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
ただし、本発明の実施形態は、以下に示す個々の実施例に限定されるものではない。

図１に、本実施例１の静止物地図生成装置１００の論理的構成を示す。この静止物地図生成装置１００は、静止物の絶対位置の平面分布を表す地図を生成するための車載装置であり、走行中の自車両の絶対位置を与えるＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ信号受信装置１１０（絶対位置取得装置）と、走行環境中の自車両周辺における物体の自車両に対する相対位置（スキャン角度θと反射点までの距離ｒ）を測定するレーザレーダ１２０（相対位置測定装置）とを有する。自車両に対する上記の相対位置を示す位置データのことを以下、レーザレーダデータまたはＬＲＤと言うことがある。

また、この静止物地図生成装置１００は同時に、自車両周辺における物体の同一時刻における相対位置の平面分布を表すローカルマップを生成するローカルマップ生成手段１３０と、照合される複数のローカルマップ間において互いに位置ずれして照合しない相似パターンを移動物として検出する移動物検出手段１４０と、移動物が検出される可能性が高い検出領域から検出された物体の上記の相対位置の位置データの重みをその可能性に対して単調に減少させる重み修正手段１５０と、異時刻に生成された同一地点周辺の複数のローカルマップを照合するローカルマップ照合手段１６０と、このローカルマップ照合手段によって対応づけられる同一地点について、上記の絶対位置取得装置の出力情報に基づいて算定される異時刻の複数の当該絶対位置を平均化処理する平均処理手段１７０と、過去のローカルマップを補正または加工して更新または再登録するローカルマップ更新手段１８０と、取得または生成した情報を保持する記憶装置１９０とを有して成る。

なお、上記のＧＰＳ信号受信装置１１０としては、通常のカーナビゲーションシステムに用いられているものを採用し、また、測定されるＬＲＤのデータ形式としては、上記の相対位置（スキャン角度θと反射点までの距離ｒ）の位置データに、各反射点の反射強度を付加したデータを用いる。

図２に、ローカルマップ生成手段１３０の機能を示す。図中の左側の図はＬＲＤの測定シーンを示しており、右側が測定されたＬＲＤから得られるローカルマップを示している。測定シーンの図中の点Ｐｉは、ｉ番目の測位位置を示しており、この時、上記のＧＰＳ信号から得られる緯度をＮｉ、経度をＥｉで表している。即ち、その時の測位位置Ｐｉの絶対位置は、座標（Ｎｉ，Ｅｉ）で与えられる。図中に示す様に、この座標（Ｎｉ，Ｅｉ）は、誤差を有しており、通常その範囲は、５ｍ〜３０ｍ程度である。
本図２の右側のグラフに示される反射パターン（ローカルマップ）は、上記の相対位置（スキャン角度θと反射点までの距離ｒ）の位置データを平面状に視覚的に表現したものであり、下辺中央の●印の点が、このｒθ座標系の原点を示している。即ち、この原点は、上記の座標（Ｎｉ，Ｅｉ）に相当しており、本実施例１のローカルマップでは、この様な測位位置座標（Ｎｉ，Ｅｉ）が付加されて、記憶装置１９０に記憶される。

図３に、本実施例１の移動物検出手段１４０（図１）でのデータ処理形態を例示する。図１の一時記憶装置１４１には、現在よりも微小時間前の前回のローカルマップが記憶されている。移動物検出手段１４０では、ローカルマップ上の各反射点の分布に関するこの２時刻間の変化から、その２時刻間における自車両の運動を求める。この運動は、両者が最もよく照合する照合位置関係を与えるシフト量（並進ベクトルと微小回転量）によって与えられる。この両者が最もよく照合する照合位置関係は、前回と今回の２枚のローカルマップだけから求めても良いが、前回のシフト量を記憶しておいて、そのシフト量から今回のシフト量の概算値を推定して、所望の照合位置関係を求める様にしてもよい。或いは、車速センサ、ヨーレートセンサ、転舵角センサ、加速度センサ、或いはジャイロなどの運動センサを用いて、自車両の運動を推定しながら、その運動（シフト量）に基づいて今回のシフト量を推定して求める様にしてもよい。この様な推定処理を適当に組み合わせれば、照合処理における探索範囲を効果的に狭めることができるため、２枚のローカルマップが最もよく照合する照合位置関係を間違いなくかつ高速に求めることができる。即ち、この様な組み合わせの導入によって、より望ましい静止物地図生成装置を構成することができる。

そして、最もよく照合したその照合位置関係においては、図４に例示する様に、両ローカルマップ間において互いに位置ずれして照合しない相似パターンが現われることがある。この様な相似パターンは、移動物を示すものと考えられるので、その移動物の位置データはローカルマップ上から削除することが望ましく、その移動物の位置データの削除によって、より信頼性の高い静止物地図を生成することができる。
また、この様な移動物の抽出方式としては、例えば、特開２００６−１６０１１６などに記載されている従来技術を応用する様にしてもよい。

図５−Ａ，−Ｂは、地図の信頼性の向上に寄与するこの様な作用を利用した静止物地図生成装置１００の処理手順２００を表すゼネラルフローチャートである。本処理手順２００では、まず最初にステップ２１０とステップ２２０によって、ＧＰＳ信号受信装置１１０とレーザレーダ１２０とを同時に並列に動作させて、自車両の絶対位置と自車両周辺の物体の相対位置の各位置データを同時に取得する。その後のステップ２３０では、ローカルマップ生成手段１３０によって、図２の右側に示したローカルマップが生成される。

ステップ２４０では、図３、図４を用いて先に説明した様に、自車両周辺の移動物の相対位置を検出する。
その後、図１の重み修正手段１５０により、次のステップ２５０を実行する。即ち、次のステップ２５０では、上記のステップ２４０にて検出された移動物を表すローカルマップ上の各反射点の反射強度を０に書き換え、これによって、ステップ２４０で検出した移動物の相対位置の位置データを積極的に排除する。

次のステップ２６０の処理は、ローカルマップ照合手段１６０が実行する照合処理を示しており、ここで用いられる評価関数としては、例えば、ＳＡＤ（対応する配列要素の値（反射強度）の差の絶対値のローカルマップ全体に渡る総和）またはＳＳＤ（対応する配列要素の値の差の二乗値のローカルマップ全体に渡る総和）などが有用である。
そして、このステップ２６０（ローカルマップ照合手段１６０）では、上記のステップ２４０，２５０によって移動物が効果的に排除されたローカルマップ同士を照合するので、当該照合処理による誤対応は生じ難い。

より具体的には、まず最初に、図５−Ｂのステップ２６０ａによって、照合処理対象とすべき探索範囲（絶対位置の範囲及び自車両の向きの範囲）を決定する。この探索範囲は、ＧＰＳ信号受信装置１１０やレーザレーダ１２０の測位精度などに基づいて決定すればよい。また、例えば図３に示した自車両運動推定手段などの様な適当な手段によって、自車両の運動を検出または推定し、その自車両の運動（速度やヨーレートなど）に基づいて、この検索範囲の大きさを調整または最適化する様にしてもよい。
そして、次のステップ２６０ｂでは、その検索範囲中の適当な１点（検索開始点）を被評価座標に設定する。この被評価座標とは、上記の評価関数の独立変数（被評価パラメータ）を与えるものであり、例えば上記のＳＡＤやＳＳＤを評価関数として採用する場合には、これらの評価関数について最小の関数値を与える被評価パラメータ（絶対位置及び自車両の向き）が最もよく照合する照合位置関係を示すことになる。

次のステップ２６０ｃでは、図１の記憶装置１９０上のデータベースの中から、即ち、集約化された過去のローカルマップの中から、上記の評価関数を算定すべき対応範囲に相当する部分領域を抽出する。そして、次のステップ２６０ｄでは、この部分領域の位置データと今回ステップ２３０にて生成した新しいローカルマップの位置データとを用いて、上記の評価関数の値を求める。
次に、ステップ２６０ｅでは、その関数値が、上記の探索範囲内において今までに求めた最小値よりも小さいか否かを判定し、小さければ、次のステップ２６０ｆによって、その最小値とその最小値を与える被評価座標を更新する。

次のステップ２６０ｇでは、上記の探索範囲内にある全ての点に関して、上記の評価関数の演算（ステップ２６０ｄ）を既に実行したか否かを判定し、上記の探索範囲内の探索が全て完了していれば図５−Ａのステップ２７０へ処理を移す。また、それが完了していなければ、次のステップ２６０ｈにて、上記の検索範囲中から未処理の被評価座標を選択して、ステップ２６０ｃに処理を戻す。

また、平均処理手段１７０に対応するステップ２７０では、この照合処理によって対応した同一の静止物の絶対位置を各ローカルマップ毎に求めて、各ローカルマップ間で平均する。
また、図１のローカルマップ更新手段１８０に対応するステップ２８０では、必要に応じて随時、集約化された過去のローカルマップの各点の相対位置の位置データを変更する。この処理形態は任意でよいが、その１実施例については、後述の実施例４で詳しく例示する。

この様な方式にしたがって、走行する自車両上でローカルマップを蓄積し、過去に取得したローカルマップと現在のローカルマップとを照合して、これらの中に存在する同一地点を対応付け、その同一地点の絶対位置を平均化すれば、その平均化作用によって、ＧＰＳ信号に含まれるランダム誤差が排除されるので、各ローカルマップが示す絶対位置の高精度化を実現することができる。
したがって、この様にして得られる静止物地図は、同等の絶対位置取得装置と相対位置測定装置を有する一般車両に対して、極めて高精度な測位手段を与えるものとなる。

上記の実施例１でも既に示した様に、微小時間前後の２枚のローカルマップを照合して、そのシフト量（並進ベクトルと微小回転量）を求めることによって、自車の運動を推定することができる。また、この様な運動推定処理は、ジャイロを用いて実施してもよいし、ヨーレートセンサを用いて実施してもよいし、これらを任意に組み合わせて実施してもよい。
そして、この様にして推定された自車両の運動形態が、例えば直進だった場合には、その自車両の前方は道路であろうから、先行車両などの移動物が存在する可能性が比較的高いと言える。また、この場合、自車両の側方は路側などであろうから静止物が存在する可能性が高い。
また、カーブを走行中の場合においても、自車両の進行方向は移動物が有り得、それ以外の領域においては、静止物が多く存在する可能性が高い。

したがって、上記の様にして推定される静止物存在領域にある物体からの反射強度の位置データの重みを大きくし、それ以外の領域にある物体からの反射強度の位置データの重みを小さくすれば、移動物の影響（即ち、ノイズデータの重み）を減らすことができるため、これによって、ローカルマップ照合手段における照合精度を向上させることができる。以下、その様な実施例について、より具体的に説明する。

図６に、上記の静止物地図生成装置１００に関する本実施例２の処理手順を示す。この処理手順３００は、図１の静止物地図生成装置１００を用いて、前述のステップ２４０で行った処理と同様にして、自車両の運動を求めることによって、実現することができるものである。
即ち、本処理手順３００の最初のステップ３１０では、今回のローカルマップと前回のローカルマップとを前述のステップ２４０と同様にして照合する。

次に、ステップ３２０では、最もよく照合する照合位置関係が与えるそのシフト量（並進ベクトルと微小回転量）に基づいて、自車両の運動（ヨーレート）を求める。
次に、ステップ３３０とステップ３３５により、自車両の運動を以下の３通りに振り分ける。
（１）直進 ： ヨーレートの絶対値が閾値ＴＨω１未満の運動
（２）右左折 ： ヨーレートの絶対値が閾値ＴＨω２より大きい運動
（３）カーブ ： その他の中間レベルの運動
そして、右左折の場合には、何も行わずに本処理手順３００の最初のステップに再帰し、直進の場合にはステップ３４０へ、カーブの場合にはステップ３５０へそれぞれ処理を移す。

ただし、その他の方式としては、右左折時は静止物の存在する範囲が刻々と変化するため、角度変化分に応じて静止物の存在エリアを推定して重み付けをしてもよいし、個々の交差点形状や交差点内でのその時の自車両の位置によっては、静止物存在エリアの変動が非常に大きくなるため、その様な右左折時には、ローカルマップの位置データ全体の各点の重みを一様に小さくするようにしてもよい。

そして、ステップ３４０では、自車両の前方の反射点の位置データの重みを小さくする。
また、ステップ３５０では、その時の道路の曲率、即ちその時のヨーレートの大きさに応じて、位置データの重みを小さく設定すべき領域を、自車両が曲って行く方にずらして、その領域（移動物存在領域）の反射点の位置データの重みを小さくする。この重み変更作用に基づいて、その後のステップ３８０におけるローカルマップ照合処理の照合精度が効果的に向上する。

また、次のステップ３７０では、ＧＰＳ信号受信装置１１０（絶対位置取得装置）から得られたＧＰＳ信号に基づいて、自車両の絶対位置を求める。そして、次のステップ３８０では、記憶装置１９０に記憶されている現在地近傍のローカルマップを探索して、現在地に最も近い絶対位置を有するローカルマップを取り出して、ローカルマップ照合手段１６０によって、最もよく照合する照合位置関係を求める。
その後、次のステップ３９０では、対応位置のデータ更新処理（平均処理手段１７０によるデータ更新処理またはローカルマップ更新手段１８０によるデータ更新処理）を実行する。

この様な処理方式に従えば、走行中の道路の曲率の推定結果に基づいて、移動物が検出される可能性の大小をローカルマップ上の各点または各部分領域毎に効果的に推定することができるので、所望の移動物存在領域を能動的かつ適切に定義することができ、これらの作用により、ステップ３８０におけるローカルマップ照合処理の照合精度を効果的に向上させることができる。

図７−Ａ，−Ｂに、本実施例３の歪み補正手段による位置補正例を例示する。図７−Ａは、その効果的な適用場面を模式的に例示するものである。車両では上下方向の運動も顕著であり、車両周辺情報を取得する際、ピッチング（俯角変動）の影響によってセンサの光軸方向が変化し、図７−Ｂの右図（俯角あり）の様に、取得される情報の奥行き方向（車両進行方向）に大きな誤差が乗る場合がある。

そこで、例えば俯角センサや３軸ジャイロなどによって姿勢情報を取得する手段を具備し、車両周辺情報を取得した際の姿勢情報を合わせて記録することで、この姿勢情報（俯角情報）から周辺情報の変化分を推定することができる。そして、その俯角変動量に基づいてローカルマップの前後方向の縮尺を補正すれば、この様な補正手段によっても、ローカルマップ照合手段１６０におけるローカルマップ間の対応付け精度を向上させることができる。

図８に、本実施例４のローカルマップ更新手段１８０（図１）の動作例を示す。本実施例４では、請求項８に記載の重み再設定手段が、以下の様にしてこのローカルマップ更新手段１８０の中で具現される。
即ち、このローカルマップ更新手段１８０では、照合が取れた過去のローカルマップ（ｉ回目）と現在のローカルマップ（ｉ＋１回目）との間で、各点における反射強度を累積または平均して、集約化された過去のローカルマップとして再度記憶装置１９０に保存する。この様な反射強度の累積または平均処理（即ち、集約化）を、自車両が同一地点を通る度に繰り返せば、検出された移動物の重みは、静止物の重みに対して自動的かつ相対的に小さくなる。
したがって、この様なローカルマップの更新処理を繰り返せば、例えばこの図８に例示する様に、対応付けられた同一地点の過去と現在データから、更新によって安定して同一地点に存在するものが残っていく。

即ち、過去と現在のローカルマップを対応付ける際に、従来は、たとえ同一地点で取得したローカルマップ同士を照合する場合であっても、周辺に存在する移動物の影響でデータの特徴（反射点の分布形態）が異なってしまって、誤対応が生じることがあったが、上記のローカルマップ照合手段１６０やローカルマップ更新手段１８０を用いれば、図８に例示する様に対応する各点の反射データが巧く平均化されるので、移動物の影響（重み）が小さくなる。このため、静止物の影響（重み）が大きくなるようにデータが自動的に重み付け調整され、その結果、同一地点を有するローカルマップ間における各静止物の対応付け精度を従来よりも効果的に向上させることができる。
また、上記の方式に従えば、時刻を互いに大きく隔てて長期間に渡って数多く収集したローカルマップについても、具体的な移動物や、移動物が存在し易いであろうと推定される移動物存在領域などを意識したり推定したりしなくても、簡単に所望の静止物地図を生成することができる。

〔その他の変形例〕
本発明の実施形態は、上記の形態に限定されるものではなく、その他にも以下に例示される様な変形を行っても良い。この様な変形や応用によっても、本発明の作用に基づいて本発明の効果を得ることができる。
（変形例１）
例えば、上記の実施例１の静止物地図生成装置１００では、移動物検出手段１４０を具備したが、上記の実施例３の歪み補正手段と実施例４との重み再設定手段とを組み合わせて用いる静止物地図生成装置を構成する場合、上記の移動物検出手段１４０や重み修正手段１５０は必ずしも具備する必要ない。その様な場合には、その分所望の静止物地図生成装置を非常に簡潔に構成することができ、かつ、その様な場合においても、前述の本発明の重み再設定手段や歪み補正手段の作用・効果を効果的に受託することができる。

本発明は、例えば、地上のナビゲーションシステムや、車載用のオートクルーズ制御システムなどの移動体用の各種のアプリケーションに有用な、道路周辺の不動物の絶対位置情報を収集する際に利用することができる。また、これらの移動体は、四輪車両に限定されるものではなく、勿論ロボットや二輪車両などにおいても、上記の各種アプリケーションを通して本発明を利用することができる。

実施例１の静止物地図生成装置１００の論理的構成を示すブロック図 ローカルマップ生成手段１３０の機能を示す概念図 実施例１の移動物検出手段１４０でのデータ処理形態を例示するグラフ 移動物検出手段１４０による移動物検出結果を例示するグラフ 上記の装置１００における処理手順を表すゼネラルフローチャート 上記の装置１００における処理手順を表すゼネラルフローチャート 実施例２での装置１００における処理手順を表すゼネラルフローチャート 実施例３の歪み補正手段の適用場面を例示する概念図 実施例３の歪み補正手段による位置関係補正例を例示するグラフ 実施例４のローカルマップ更新手段１８０の動作例を示すデータフロー図

１００ ： 静止物地図生成装置
１１０ ： ＧＰＳ信号受信装置
１２０ ： レーザレーダ
１３０ ： ローカルマップ生成手段
１４０ ： 移動物検出手段
１５０ ： 重み修正手段
１６０ ： ローカルマップ照合手段
１７０ ： 平均処理手段

Claims (7)

1. 走行中の自車両の絶対位置を取得する絶対位置取得装置と、走行環境中の自車両周辺における物体の自車両に対する相対位置を測定する相対位置測定装置とを用いて静止物の絶対位置の平面分布を表す地図を生成する静止物地図生成装置であって、
   前記自車両周辺における物体の一時刻における前記相対位置の平面分布を表すローカルマップを生成するローカルマップ生成手段と、
   照合される複数の前記ローカルマップ間において互いに位置ずれして照合しない相似パターンを移動物として検出する移動物検出手段と、
   前記移動物検出手段によって検出された前記ローカルマップ上の移動物の前記相対位置の位置データの重みを減少させる重み修正手段と、
   異時刻に生成された同一地点周辺の複数の前記ローカルマップを、前記重みを加味して照合するローカルマップ照合手段と、
   前記ローカルマップ照合手段によって対応づけられる同一地点について、前記絶対位置取得装置の出力情報に基づいて算定される異時刻の複数の当該絶対位置を平均化処理する平均処理手段と
   を有し、
   前記重み修正手段は、
   前記移動物検出手段によって移動物が検出された前記ローカルマップ上の部分領域を、移動物が検出される可能性が高い移動物存在領域として登録し、
   その後、前記移動物存在領域から検出された物体の前記重みを、前記可能性に対して単調に減少させる
   ことを特徴とする静止物地図生成装置。
2. 走行中の自車両の絶対位置を取得する絶対位置取得装置と、走行環境中の自車両周辺における物体の自車両に対する相対位置を測定する相対位置測定装置とを用いて静止物の絶対位置の平面分布を表す地図を生成する静止物地図生成装置であって、
   前記自車両周辺における物体の一時刻における前記相対位置の平面分布を表すローカルマップを生成するローカルマップ生成手段と、
   レーダ、カメラ、ジャイロ、または俯角センサを用いて、前記自車両の俯角を推定する俯角推定手段と、
   前記俯角推定手段によって推定された前記自車両の俯角に基づいて、個々の前記ローカルマップ上における各点間の位置関係の歪みを補正する歪み補正手段と、
   前記ローカルマップにおける、移動物が検出される可能性が高い移動物存在領域から検出された物体の前記相対位置の位置データの重みを、前記可能性に対して単調に減少させる重み修正手段と、
   異時刻に生成された同一地点周辺の複数の前記ローカルマップを、前記重みを加味して照合するローカルマップ照合手段と、
   前記ローカルマップ照合手段によって対応づけられる同一地点について、前記絶対位置取得装置の出力情報に基づいて算定される異時刻の複数の当該絶対位置を平均化処理する平均処理手段と
   を有する
   ことを特徴とする静止物地図生成装置。
3. 走行中の自車両の絶対位置を取得する絶対位置取得装置と、走行環境中の自車両周辺における物体の自車両に対する相対位置を測定する相対位置測定装置とを用いて静止物の絶対位置の平面分布を表す地図を生成する静止物地図生成装置であって、
   前記自車両周辺における物体の一時刻における前記相対位置の平面分布を表すローカルマップを生成するローカルマップ生成手段と、
   前記ローカルマップにおける、移動物が検出される可能性が高い移動物存在領域から検出された物体の前記相対位置の位置データの重みを、前記可能性に対して単調に減少させる重み修正手段と、
   異時刻に生成された同一地点周辺の複数の前記ローカルマップを、前記重みを加味して照合するローカルマップ照合手段と、
   レーダ、カメラ、車速センサ、加速度センサ、転舵角センサ、ジャイロ、ヨーレートセンサ、または前記相対位置測定装置を用いて、走行中の道路の曲率または形状を推定する道路形状推定手段と、
   前記ローカルマップ照合手段によって対応づけられる同一地点について、前記絶対位置取得装置の出力情報に基づいて算定される異時刻の複数の当該絶対位置を平均化処理する平均処理手段と
   を有し、
   前記重み修正手段は、
   前記道路形状推定手段によって推定された前記曲率または前記形状に基づいて、前記ローカルマップ上の各点または各部分領域における前記可能性を推定する
   ことを特徴とする静止物地図生成装置。
4. レーダ、カメラ、車速センサ、加速度センサ、転舵角センサ、ジャイロ、ヨーレートセンサ、または前記相対位置測定装置を用いて、走行中の道路の曲率または形状を推定する道路形状推定手段を有し、
   前記重み修正手段は、
   前記道路形状推定手段によって推定された前記曲率または前記形状に基づいて、前記ローカルマップ上の各点または各部分領域における前記可能性を推定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の静止物地図生成装置。
5. 照合される複数の前記ローカルマップ間において互いに位置ずれして照合しない相似パターンを移動物として検出する移動物検出手段を有し、
   前記重み修正手段は、
   前記移動物検出手段によって検出された前記ローカルマップ上の移動物の前記相対位置の位置データの重みを減少させる
   ことを特徴とする請求項２乃至請求項４の何れか１項に記載の静止物地図生成装置。
6. 前記重み修正手段は、
   前記移動物検出手段によって移動物が検出された前記ローカルマップ上の部分領域を、移動物が検出される可能性が高い移動物存在領域として登録し、
   前記移動物存在領域から検出された物体の前記重みを、前記可能性に対して単調に減少させる
   ことを特徴とする請求項５に記載の静止物地図生成装置。
7. 前記ローカルマップ間の最もよく照合する位置関係において、前記相対位置の位置データの重みを対応する各点毎に合計または平均して設定し直す重み再設定手段
   を更に有する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の静止物地図生成装置。