专利名称：导航装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及进行车辆在道路外(off road)/在道路内(on road)判断的导航装置。
背景技术：
对于导航装置来说，作为判断车辆偏离道路而处于在道路外状态的处理，具有如下的方法例如当车辆大大偏离道路而在没有作为地图数据被注册的林间道或者停车场内行驶时，防止将现在位置引入作为地图数据已被注册的附近道路的错误地图拟合(例如，专利文献1)。
另外，还具有如下方法对于在道路外行驶，根据保存在道路外行驶轨迹的指示作成行驶轨迹数据并保存它，日后可以读出并显示在道路外的行驶轨迹(例如，专利文献2)。
但是，所述防止错误地图拟合的装置中，对于现在行驶中的车辆移动方向的方位信息和车辆移动距离，用表示现在位置道路方位的道路方位数据来求出其角度误差θ，用该角度差的绝对值是否比规定的角度差大来进行在道路外的判断，因此不行走规定的车辆移动距离时就不能判断，因此不能快速判断在道路外，而且，也不能精确判断在道路外的位置。
还有，对于将在道路外的行驶轨迹数据保存，日后可以读出并显示的装置来说，是参照地图和车辆位置来检查是否在道路外，但是如果在道路外的判断是以原来的地图拟合来进行的话，就和上述装置同样，需要到可以判断为止的规定距离，而且也不能精确判断在道路外的位置，如果由用户的设定来判断在道路外的话，操作繁琐并且设定会产生离散性。
专利文献1特开平10-307037号公报；专利文献2特开2002-357431号公报。
发明内容
本发明针对这些问题，其目的在于提供一种能高精度短时间迅速进行在道路外判断以及在道路内判断的导航装置。
为了解决上述课题，本发明提供一种导航装置，进行车辆在道路外判断/在道路内判断，其特征在于，包括记忆地图数据的记忆单元；现在地信息取得单元，其从所述记忆单元内所记忆的地图数据中取得车辆现在地附近的信息；路侧边缘带部判断单元，其从所述车辆现在地附近的信息中取得关于道路的路侧边缘带部的信息，判断路侧边缘带部的跨越；道路外/道路内判断单元，其以路侧边缘带部判断单元判断出跨越道路的路侧边缘带部为条件，当所述车辆现在地处于在道路内状态时进行在道路外的判断，当所述车辆现在地处于在道路外状态时进行在道路内的判断。
所述路侧边缘带部判断单元，根据识别照相机的拍摄图像检测出路侧边缘带部的跨越，来判断路侧边缘带部的跨越；或者根据识别照相机的拍摄图像检测出脱离行驶车道，来判断路侧边缘带部的跨越；或者根据推测轨迹来判断路侧边缘带部的跨越；或者根据检测出人行道台阶来判断路侧边缘带部的跨越。
根据本发明，因为从车辆现在地的信息中得到关于道路的路侧边缘带部的信息，判断路侧边缘带部的跨越，进行在道路外判断以及在道路内判断，因此可以高精度且短时间内迅速进行在道路外判断以及在道路内判断。
图1表示本发明的车辆现在地信息管理装置的实施方式。
图2表示组成宏观拟合处理部的例。
图3表示推测行驶线处理部的组成例的说明4表示数据库的组成例的说明5表示根据地物判断进行微观拟合处理例的说明6表示根据轨迹判断进行微观拟合处理例的说明7表示各种地物和交通路标例的说明图。
图8表示车道位置、车道内位置、跨越状态判断的说明9表示利用推测轨迹判断车道位置、车道内位置、跨越状态的说明10表示利用光信标判断车道位置、车道内位置、跨越状态的说明11表示根据路侧边缘带部判断来判断在道路外/道路内的概要说明12表示根据有白线的路侧边缘带部的判断进行在道路外/道路内的判断处理的说明13表示根据没有白线的路侧边缘带部的判断进行在道路外/道路内的判断处理的说明中1-微观拟合处理部，2-宏观拟合处理部，3-推测行驶线处理部，4-现在地管理部，5-车辆控制装置，6-车辆信息处理装置，7-数据库，8-图像识别装置，9-驾驶员输入信息管理部，11-位置比照和修正部，12-地物判断部，13-微观拟合结果部，14-车道判断部。
具体实施例方式
下面参照
本发明实施方式。图1表示本发明的车辆现在地信息管理装置的实施方式。在图中，1是微观拟合处理部，2是宏观拟合处理部，3是推测行驶线处理部，4是现在地管理部，5是车辆控制装置，6是车辆信息处理装置，7是数据库，8是图像识别装置，9是驾驶员输入信息管理部，11是位置比照和修正部，12是地物判断部，13是微观拟合结果部，14是车道判断部。
在图1中，推测行驶线处理部3，用车速、G(加速度)、陀螺仪、GPS等各种传感器数据计算车辆的方位和距离，求出推测轨迹，是推测现在自车位置的模块，其将推测轨迹、以及各种传感器信息作为推测信息进行管理，并送到现在地管理部4。这样求出的自车位置，是直接使用车速、G(加速度)、陀螺仪、GPS等各种传感器数据求出推测轨迹，而不是和地图数据进行拟合求出的，所以和地图数据上的道路不一致。
宏观拟合处理部2，是将在推测行驶线处理部3求出的原来的推测轨迹和使用数据库7的道路地图的地图拟合处理作为基础，再加上使用新的设备信息、数据库信息等，更正确的管理在什么道路内行驶的模块。它将道路内/道路外(road on/off是否在道路内)、道路类别、区域信息、自信度(根据更新时间判断的信息的新鲜度、可靠度、准确度、真实度)、拟合道路、坐标、路线上/路线外(root on/off是否在路线上)等信息作为宏观信息管理并送给现在地管理部4。
微观拟合处理部1，是管理窄区域内详细的自车位置的模块，主要根据图像识别进行地物判断，再根据图像识别、驾驶员输入的信息、光信标信息，推测信息进行车道判断，用地物判断和车道判断的结果进行位置比照，修正在宏观信息中的现在位置，同时将微观拟合结果的全部车道数、自车道位置、车道内位置作为微观信息生成管理，并送给现在地管理部4。
在地物信息中，包含有属于道路的各种组成物，例如，信号，人行桥，道路标识，路灯，电线杆柱，栏杆，路肩/人行道台阶，中央隔离带，道路内的井盖，交通路标(人行横道线，自行车横道线，停车线，左右转弯线/直行，车道线，中央线等交通路标)。在地物信息中，将地物类别，地物位置，其更新时间和信息本身的可靠性等作为自信度(根据更新时间判断的信息的新鲜度、可靠度、准确度、真实度)，如果作为图像识别结果，地物被识别时，根据该地物位置可对现在位置进行高精度修正。
现在地管理部4，管理在微观拟合处理部1得到的微观信息、从宏观拟合处理部2得到的宏观信息、从推测行驶线处理部3得到的推测信息，将这些信息适当地送到微观拟合处理部1、宏观拟合处理部2，同时由宏观信息和微观信息生成现在地信息，送到车辆控制装置5、车辆信息处理装置6中。
车辆控制装置5，是根据从现在地管理部4得到的现在地信息进行转弯制动控制或者速度控制等车辆行驶控制的部件。车辆信息处理装置6，是引导路径的导航装置或者是VICS的其他应用装置，其根据从现在地管理部4得到的现在地信息进行到目的地为止对各个交叉点，特征物等的引导。数据库7是储存了各种道路数据，和属于各道路的地物类别、地物位置、自信度有关的数据。
图像识别装置8，用照相机拍取车辆行驶前方的图像，识别道路内的交通路标信息，将识别的车道线数，自车道位置，车道内位置，车道增减数，车道线增减方向，路肩信息，跨越状态，交通路标信息，自信度作为事件送到微观拟合处理部1。再根据来自微观拟合处理部1的请求对被指定的地物进行识别处理，将识别结果，地物类别，地物位置，自信度等送到微观拟合处理部1。
驾驶员输入信息管理部9，用转向传感器检测随着驾驶员的方向盘操作的转向角，用方向指示器检测右左转指示，将转向信息，转向指示灯信息作为事件送到微观拟合处理部1。
进一步详细说明微观拟合处理部1，宏观拟合处理部2，推测行驶线处理部3。图2表示宏观拟合处理部的组成例，图3表示推测行驶线处理部的组成例。
微观拟合处理部1，如图1所示，带有位置比照及修正部11，地物判断部12，微观拟合结果部13，车道判断部14。地物判断部12，根据宏观信息的现在位置，从数据库7中检索地物，根据地物类别，地物位置，自信度，用图像识别装置8进行该地物图像识别，根据从图像识别装置8得到的识别结果、地物类别、地物位置、自信度确定到地物的距离。车道判断部14，根据车辆信息处理装置6的光信标信息、现在地管理部4的推测信息、从驾驶员输入信息管理部9得到的转向信息和转向指示灯信息的事件、从图像识别装置8得到的识别车道数、其中的自车道位置、车道内位置(在车道内靠左还是靠右)、车道增减数、车道增减方向、路肩信息(有或无)、跨越状态(是否跨越车道/白线等)、交通路标信息(直行或左右转，人行横道，自行车横道等)、以及自信度的事件确定自车的车道位置和在车道内的位置。并将该判断结果送到位置比照及修正部11和微观处理拟合结果部13。
位置比照及修正部11，将从地物判断得到的地物判断部12的地物识别信息，还有从车道判断得到的车道判断部14的车道位置、车道内位置，和宏观信息的现在位置进行位置比照，如果不一致，用根据地物识别信息算出的现在位置修正宏观信息的现在位置。微观拟合结果部13，将车道判断得到的车道判断部14的全部车道数、车道位置、车道内位置、自信度等微观信息送到现在地管理部4。
例如，因为作为地物得到井盖的识别信息时，从该识别信息中确定井盖的位置，到那里的距离，通过比较从该距离求出在行驶方向上自车的现在位置和宏观信息中的现在位置，在出现不一致的情况时，可以修正宏观信息的现在位置。另外，不是在行驶方向，即使在道路宽度方向上，因井盖的位置靠左右、中央等任一种情况，使自车的现在位置和宏观信息中的现在位置的比较中有不一致的情况时，都可以修正宏观信息的现在位置。
同样根据车道判断，例如行驶在2条车道的道路内时，判断自车位置在靠路肩的车道，在车道内的位置是从车道中心已向右偏离移动，又已向中央线侧的车道移动时，比较自车现在位置和宏观信息的现在位置，发现不一致时，也可以修正宏观信息的现在位置。还有，当车道数有变化，例如在右侧新增右转车道，或者车道数由3减到2，或者由2减到1时，进行位置的一致性判断，可以修正宏观信息的现在位置。
宏观信息拟合处理部2，如图2所示，带有宏观拟合结果部21、微观位置修正反映部22、道路判断部23、宏观形状比较部24。宏观形状比较部24，将根据在现在地管理部4管理的推测信息的推测轨迹和根据数据库7中的道路信息、自信度得到的地图道路形状进行比较，进行地图拟合。道路判断部23，判断现在位置在道路内/道路外，进行现在位置的道路判断。微观位置修正反映部22，将根据微观拟合处理部1对宏观信息的现在位置修正信息反映在宏观形状比较部24的现在位置，道路判断部23的现在位置中。宏观拟合结果部21，根据道路判断部23的道路判断，将坐标、道路类别、区域信息、在道路内/道路外、拟合道路、在路线上/路线外、自信度作为宏观信息送给现在地管理部4。
推测行驶线处理部3，如图3所示，带有推测行驶线结果部31、推测轨迹生成部32、学习部33、修正部34。它从车速传感器51、G传感器52、陀螺仪53以及GPS54中分别取得信息，生成推测轨迹，并将其和各种传感器信息同时作为推测信息送给现在地管理部4。学习部33，学习关于各个传感器的灵敏度和系数，修正部34，修正传感器的误差。推测轨迹生成部32，根据各个传感器数据生成车辆的推测轨迹，推测行驶线结果部31，将生成的推测行驶线结果的推测轨迹和各种传感器信息作为推测信息送给现在地管理部4。
图4表示了数据库结构的说明图，图5表示了根据地物判断进行微观拟合处理的说明图，图6表示了根据车道判断进行微观拟合处理的说明图，图7表示了各种地物或交通路标的说明图，图8表示了判断车道位置、在车道内位置、跨越状态的说明图。
在数据库中，储存了引导道路数据文件。引导道路数据文件，如图4(A)所示，对于在路线探索中探索到的路线的道路数n的每一条，由道路号码、长度、道路属性数据、形状数据的地址、大小以及引导数据的地址、大小的各个数据组成，储存了对在路线探索时得到的路线进行引导时必要的各种数据。
形状数据如图4(B)所示，其带有对于用多个节点分割各条道路时形成的节点数m的每一个，由东经、北纬组成的坐标数据。引导数据如图4(C)所示，由交叉点(或者分叉点)名称、注意点数据、道路名称数据、道路名称语音数据的地址、大小、行驶目的地数据的地址、大小以及地物数据的地址、大小等各种数据组成。
其中，例如行驶目的地数据，由行驶目的地的道路号码、行驶目的地名称、行驶目的地名称语音的地址、大小以及行驶目的地的方向数据、行驶引导数据组成。在行驶目的地数据中，行驶目的地方向数据表示无效(不使用行驶目的地方向数据)、不要(不做引导)、直行、右方向、斜右方向、右掉头方向、左方向、斜左方向、左掉头方向的信息。
地物数据如图4(D)所示，由对于各条道路的地物数k的每一个的地物号、地物类别、地物位置、地物识别数据的地址以及大小组成。地物识别数据如图4(E)所示，是识别每个地物必要的数据，例如形状或者大小、高度、颜色、在图像上出现的位置等。
道路号，按分叉点之间的每条道路的方向(去路和回路)设定。道路属性数据，是道路引导的辅助信息数据，表示该道路是否是高架，高架的宽度，是否是地下道，地下道的宽度等组成的高架/地下道的信息以及车道数的信息。道路名称数据，表示关于高速道路、城市高速道路、收费道路、一般道路(国道，县道及其他)的道路类别信息的数据，和对于高速道路、城市高速道路、收费道路，是否是主线、出入道信息的数据。再有，道路类别数据由按道路类别分类的每种形成的各个号码数据的类别分类内号码组成。
根据地物判断的微观拟合处理，如图5所示首先，取得宏观信息的现在位置(步骤S11)，用该现在位置检索数据库，取得地物识别数据(步骤S12)。判断是否有作为识别对象的地物(步骤S13)。如果没有作为识别对象的地物则回到步骤S11，重复同样处理，如果有作为识别对象的地物则用图像识别装置8进行地物图像识别(步骤S14)。
等待从图像识别装置8得到识别结果(步骤S15)，对根据地物识别信息得到的现在位置和宏观信息的现在位置进行比照(步骤S16)。如果从地物识别信息中得到的现在位置和宏观信息中的现在位置一致时，就直接退回步骤S11再重复进行同样的处理，如果和宏观信息中的现在位置不一致时，用根据从地物识别信息中得到的现在位置修正宏观信息中的现在位置。
车道判断的微观拟合处理，如图6所示，从驾驶员输入信息管理部9的事件输入，或者当从图像识别装置8有事件输入时(步骤S21)，则从图像识别结果和驾驶员输入数据信息中确定车道位置和车道内的位置(步骤S22)，将微观拟合结果的全车道数、车道位置、车道内位置、自信度作为微观信息送出去(步骤S23)。然后，将车道位置、车道内位置和宏观信息中的现在位置进行比照(步骤S24)，判断车道位置、车道内位置和宏观信息中的现在位置是否一致(步骤S25)。如果车道位置、车道内位置和宏观信息中的现在位置一致，退回到步骤S11再重复进行同样的处理，不一致时，根据车道位置、车道内位置修正宏观信息中的现在位置((步骤S26)。
各种地物或者交通路标，如图7所示，有井盖(一)，车道线(二、三)，中央隔离带或者中心线(四)、停止线(五)、人行道台阶(六)、道路标识(七)、信号机(八)等。这些地物，可以根据图像的形状来识别，由被识别的位置求出现在位置。地物或者交通路标等被识别的位置，可以在用虚线表示的网格分割该画面时识别该图像在哪个网格的位置，或者可以根据作为目标的地物、交通路标等的视场角确定。还有，车道位置、车道内位置、跨越状态，如图8所示，可以根据车道线(白线)a，中心线b、路肩c在图像上的最低点的位置来判断。
图9表示利用推测轨迹判断车道位置、在车道内位置、跨越状态的例的说明图，图10表示利用光信标判断车道位置、在车道内位置、跨越状态的例的说明图，图11是说明根据路侧边缘带部的判断进行在道路外/道路内的判断概要的图，图12是说明根据有白线的路侧边缘带部的判断进行在道路外/道路内的判断处理的图，图13是说明根据没有白线的路侧边缘带部的判断进行在道路外/道路内的判断处理的图。
即使不能利用图像识别装置8的情况下，在车道位置、在车道内位置、跨越状态的判断中，也可以利用推测轨迹或者光信标。利用推测轨迹时，如图9所示，在现在地管理部4监视推测信息(轨迹或者左右移动量)，例如可以加算在车道宽度方向的移动量并和车道宽比较，如果移动量达到车道宽度时进行车道移动的判断，以1/2进行跨越状态的判断。另外，也可以加上在车道内位置向右或者向左偏离的修正。
因为关于车道的信息包括在光信标中，所以在如图10所示利用光信标时，无论有无照相机、图像识别装置都可以利用，而且，因为用图像识别有时不能把握全车道数，所以光信标的信息优先。还有，最后的车道判断结果，是结合现判断车道位置和光信标信息的两种信息来判断，如果这两种信息不一致时，可以用例如降低自信度来对应。
在本实施方式中，在路侧边缘带部的判断中也利用自车道位置、车道内位置、车道移动等的判断，来进行在道路外判断/在道路内判断。例如图11(A)所表示的在路侧边缘带部有白线时，由照相机图像识别检测出跨越白线后，分别进行以判断从道路内移动到了道路外的区域为条件的在道路外判断，反之在道路外判断状态下以从道路外区域移动到了道路内的判断为条件的在道路内的判断。这样，在这种情况下，如图12所示，从地图数据中取得车辆现在地附近的信息，从该现在地附近的信息中得到在道路的路侧边缘带部上白线信息，根据识别照相机的图像得到识别出白线的结果(步骤S31)，识别出跨越白线(步骤S32)，进行是否跨越路侧边缘带部的白线的判断(步骤S33)。这样，以检测出跨越该白线，判断出道路的路侧边缘带部跨越为条件，再判断是否在道路内(步骤S34)，车辆的现在地是在道路内状态时转到在道路外(步骤S35)，车辆的现在地是在道路外状态时转到道路内(步骤S36)。
还有，如图11(B)所示，如果路侧边缘带部没有白线时，利用已经说明的自车道位置、车道内位置、车道移动等的判断来判断车道的脱离，分别进行以判断了该车道的脱离为条件的在道路外的判断、在道路外判断的状态下根据推测轨迹的在道路内的判断。这时，如图13所示，首先，进行是否在道路内的判断(步骤S41)。然后，判断不在道路内时，取得推测轨迹(步骤S42)，进行是否跨越路侧边缘带部的判断(步骤S43)，如果判断跨越了路侧边缘带部时转移到在道路内(步骤S44)。在步骤S41判断在道路内时，取得推测轨迹、车道识别结果(步骤S45)，进行是否脱离车道、是否跨越路侧边缘带部的判断(步骤S46，47)，判断脱离车道跨越了路侧边缘带部时转移到在道路外(步骤S48)。
还有，本发明不限于上述实施方式，可以有各种变形。例如在上述实施方式中，在道路内判断/在道路外判断中，根据检测出跨越白线或者脱离车道进行在道路内判断/在道路外判断，但是也可以检测出在人行道台阶上的G，或者检测出转向角，根据是在道路外区域还是在道路内区域或者是分叉进行判断。另外为了提高精度，也可以利用跨越白线的检测判断在道路内/在道路外、用车道脱离判断在道路外、根据推测轨迹判断在道路内、用转向或者方向指示灯判断在道路内/在道路外、用检出人行道台阶判断在道路内/在道路外等2重或者多重判断。
权利要求
1.一种导航装置，进行车辆在道路外判断/在道路内判断，其特征在于，包括记忆地图数据的记忆单元；现在地信息取得单元，其从所述记忆单元内所记忆的地图数据中取得车辆现在地附近的信息；路侧边缘带部判断单元，其从所述车辆现在地附近的信息中取得关于道路的路侧边缘带部的信息，判断路侧边缘带部的跨越；道路外/道路内判断单元，其以路侧边缘带部判断单元判断出跨越道路的路侧边缘带部为条件，当所述车辆现在地处于在道路内状态时进行在道路外的判断，当所述车辆现在地处于在道路外状态时进行在道路内的判断。
2.根据权利要求1所述的导航装置，其特征在于，所述路侧边缘带部判断单元，根据识别照相机的拍摄图像检测出路侧边缘带部的跨越，来判断路侧边缘带部的跨越。
3.根据权利要求1所述的导航装置，其特征在于，所述路侧边缘带部判断单元，根据识别照相机的拍摄图像检测出脱离行驶车道，来判断路侧边缘带部的跨越。
4.根据权利要求1所述的导航装置，其特征在于，所述路侧边缘带部判断单元，根据推测轨迹来判断路侧边缘带部的跨越。
5.根据权利要求1所述的导航装置，其特征在于，所述路侧边缘带部判断单元，根据检测出人行道台阶来判断路侧边缘带部的跨越。
全文摘要
提供一种可以高精度短时间以及迅速地进行车辆在道路外判断以及在道路内判断的导航装置。该导航装置包括记忆地图数据的记忆单元(7)；现在地信息取得单元(12)，其从记忆单元内所记忆的地图数据中取得车辆现在地附近的信息；路侧边缘带部判断单元(14)，其从车辆现在地附近的信息中取得关于道路的路侧边缘带部的信息，判断路侧边缘带部的跨越；道路外/道路内判断单元(11)，其以路侧边缘带部判断单元(14)判断出跨越道路的路侧边缘带部为条件，当车辆现在地处于在道路内状态时进行在道路外的判断，当车辆现在地处于在道路外状态时进行在道路内的判断。
文档编号G09B29/00GK1854685SQ200510134068
公开日2006年11月1日 申请日期2005年12月23日 优先权日2004年12月24日
发明者森田英明, 莲沼信, 大桥裕介, 中村元裕 申请人:爱信艾达株式会社, 丰田自动车株式会社