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ITSとADASの3Dマップに利用する 数式による仮想軌道

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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
2
(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
4
(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
6
● 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
15
各種のアクティブ制御等に利用
悪路等の凹凸データ
CarSim
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veDYNA
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