ITSとADASの3Dマップに利用する 数式による仮想軌道

ITSとADASの3Dマップに利用する
数式による仮想軌道
（Virtual Orbit）
2010/05/05 ㈱三英技研
０８２－２２８－２２２１　http://www.sanei.co.jp　[email protected]　1
ITSとADASの国際動向
ITS：Intelligent Transport Systems
ADAS：Advanced driver assistance systems
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（資料１） 2009,第16回ＩＴＳ世界会議ES06資料より抜粋
NAVTEQのADAS用途
・Adaptive headlight
・Adaptive cruse control
・Adaptive shift control
・ Roll over warning
・ CO2 reduction/Green routing
Electronic Horizon PatentUS-6735515(May 11,2004)
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（資料2） 2004,名古屋ＩＴＳ世界会議資料より抜粋
曲率半径Ｒ等
パラメータ化
が課題
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（資料3） 2009年,第16回ＩＴＳ世界会議ES06予稿集から抜粋
（財）衛星測位利用推進センター中島専務理事講演
１．Car Navigation System
with sufficient accuracy
3D road map
２．ADAS
Virtual orbit on 3D road map
Virtual orbit
　Virtual orbit:
Digital lane marks by a priori knowledge
eg. Clothoid curve,
Up and down incline ,
Crossing incline,
Sign Post etc.
Ｕｐｈｉｌ
Ｌｅｆｔ　Ｃｕｒｖｅ
Ｒｉｇｈｔ　ｃｕｒｖｅ
Ｄｏｗｎｈｉｌｌ
Ｐｒｉｏｒ　ｆｏｒｅｓｉｇｈｔ
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数式による仮想軌道のご紹介
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● 数式仮想軌道の作成方法と活用の目標
既存技術
提案ソフト
提案技術
３D／数式軌道道路
サイン
ポスト
３D道路設計CAD
眼前の白線
㈱三英技研
GNSS衛星
高精度ＧＰＳ
ジャイロ
赤外線カメラ
３Ｄ道路モデル
数式仮想軌道
走行測量車
三菱電機 ㈱
（Virtual Orbit＊1 ）
＊1：
Virtual Digital Driving Orbit of Expressions 別名：デジタルレーンマーク
目標 ：低炭素化社会実現に貢献／CO2排出量削減・燃費低減
安全・安心／老齢者交通事故の減少
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●地図上の数式仮想軌道
（赤線表示部分）
平面線形
幅員・拡幅
縦断線形
横断勾配
上図のように一般的な高規格道路であれば、
パラメータ数は、平面で２個（クロソイドパラメータＡ＝７００ｍ、道路車線幅＝３．５ｍ）、
縦断放物線１個（ＶＣＬ＝５００ｍ）、横断勾配１個（６％）と起点座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）だけで１Ｋｍ
程度の精密な３Ｄ道路ジオメトリーが定義でき、慣性航法の理想軌道 を構成できる。　また、従来の折線点列をベースにしたカーナビ地図と比較して、データ量は百分の１以下
になり路・車・人間通信 の負荷を低減できる。
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●既存カーナビ地図と数式仮想軌道の比較
■既存カーナビ地図
データ構造： ノード・リンク　■ 数式仮想軌道
データ構造： ノード・数式仮想軌道パラメータ
・ 膨大なデータ量
・ 折線点列 P(x,y,z)
・ 標高座標点は少ない
・ データ圧縮率 ： １／１００以上　・ 平面 ：クロソイド曲線、円弧、直線　・ 縦断 ： 標高、勾配、パラボラ　・ 横断 ： 横断勾配の摺付　・ 車道 ： 拡幅の摺付
直線：L
ポリライン列
P(x,y,z)
円弧：R
クロソイド：A
縦断データ列
１mm誤差
±1ｍ～±15ｍ
情報量： 位置データ
・ カーナビ地図
・ 国内 ： ゼンリン、トヨタマップマスター、インクリメントＰ
・ 海外 ： NAVTEQ社、ＴeleＡtlas社
情報量： 位置データ＋軌道パラメータ
・ 図面、航空測量、道路走行測量車によるデータ取得
・ 道路線形の予知機能 ： ３次元数式仮想軌道を基準とする、車両制御に利用
・ クロソイド起点をトリガーにして、ハンドルを等角速度で回転制御
・ 精度 ：平面±１ｍ、車両制御用±１０cm　特許4125569（特開 2003-337993）　（日、米、英、独、仏特許）
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『運転支援システム、運転支援方法及び運転支援プログラム』
● 数式仮想軌道の概念
数式仮想軌道
(Virtual Orbit of Expressions)
A ：クロソイド曲線
・ 車載機の３D演算による道路形状の表示、音声通報
（ドライバーの見えない先を車載機は認識し透視する事が特徴）
・ ３Ｄ地図を先読みして、安全・省燃費運転に
最適なアクセル・シフト操作を音声、ＨＵＤ(Head Up Display)等でガイド、
将来的には高速走行自動運転に利用
・ 参照：クロソイド曲線 - Wikipedia
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●安全運転を支援するバックグラウンド：数式仮想軌道
自動車の誘導を可能にする「数式仮想軌道」上で、精密な３Ｄ道路地図とＧＰＳ・
ジャイロ・サインポスト（電柱、標識、ＩＣタグ）・ 通信（DSRC、ZigBee、WiMAX）等を使用し走行支援する
DGPS誤差情報配信
SBAS利用
ＧＮＳＳ衛星群
日：MSAS　米：WAAS　欧：EGNOS
（カバー率の低いFM多重等の弱点が改善）
ＧＰＳ／ＧＡＬＩＬＥＯ／ＧＬＯＮＡＳＳ／北斗／準天頂衛星
等１００機が数年後に配備
サインポスト
（電波灯台）
路・車・人間通信
眼
白
前の
線
車載高精度DGPS・ジャイロ
ミリ波レーダ・レーザレーダ・
赤外線複眼カメラ等搭載
数式仮想軌道
（Virtual Digital Driving Orbit of Expressions）
（別名：デジタルレーンマーク）
実物道路
・道路上に仮想のレール（レーンマーク）があって、
そのレール上を車が自動誘導されるという利用イメージ
・目を閉じても安全誘導できる技術レベルが長期の目標
・東名、名神、首都高速等のブロックで３Ｄ道路地図が必要
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安全運転・燃費低減に利用
①デジタルレーンマーク
・曲率半径Ｒ、縦断・横断勾配（＊１）
②車両から取得するデータ
・車速、エンジン回転数、燃料吐出量
・車両重量、積載重量、ギヤ比（シフト）
（１）視覚・物理情報入力／取得
遠心力
コーナリング
フォース
宇野高明　｢車両運動性能とシャシーメカニズム｣
グランプリ出版ｐ１７から引用
走行安全性計算
ＣＯ２排出削減性能計算
①第１ステージ（～２０１０年）
・電子標識をPOI（＊２）として利用
・カーブ進入スピード警告／音声等
・燃費低減運転にシフト・ギヤ比のガイド
②第２ステージ（２０１２年～）
・走行支援、車両制御に利用
(地図精度、車道情報の連続性が重要）
＊１　前方５０m～１０００mぐらいまで曲率半径Ｒ、縦断・横断勾配データ等を　先読みして、最適なアクセル・シフト（ギヤ比）を決定する。ジャイロのみ　を使用する場合と比較して 数秒から60秒程度先の予知制御に利用できる。
（２）性能計算・処理
（３）感性・制御情報出力
急坂の先は急カーブ
ブレーキは？
シフト（ギヤー）は？
電子標識：POI
勾配
５％
（＊２）
Ｒ
５０m
＊２　Point
of Interest　関心地点で座標付オブジェクトのこと、 例えば、コンビニ、病院、有名な寺社、景勝地等を指す。　当面は電子標識もＰＯＩの扱いにする。
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●安全運転（ＡＤＡＳ）支援の代表的な応用例
高齢者の運転支援
センサ・ナイトビジョン情報等の重畳
ヘッドライト上下・左右傾き制御
水害・水没路面での救援走行
豪雨・霧・雪中の運転支援
仮想ディスプレイ
右折・直進衝突防止
仮想磁気ネイル
車線逸脱防止警告・制御
（出典：国土交通省ＡＳＶ）
カーブ進入スピード警告・制御
転覆防止
ADAS(Advanced Driver Assistance Systems)
車両検知センサと
仮想レーダ地図
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除雪支援に利用
橋梁ジョイント
マンホール
障害物に接近すると画面が赤変して警告
ミリ波・マイクロ波レーダ等による
車・人の検知
（前方障害／後方追抜）
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ＣＯ２排出量削減・動力性能計算に利用
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各種のアクティブ制御等に利用
悪路等の凹凸データ
CarSim
アイサンテクノロジー
バーチャルメカニクス様ご提供
veDYNA
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