ITS・ADAS

Virtual Orbit(数式による仮想軌道:3D地図)は慣性航法の理想軌道となり、高速走行になるほど有利で実用的な軌道特性を持つことなどからITS、ADAS用の3Dマップに最適です。
また、データサイズも折線列のナビデータと比較して格段に小さく、ネットワークの負荷を減少させることから将来的には自動運転基盤地図としての利用も期待されます。

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

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 / 高齢者交通事故の減少

地図上の数式仮想軌道


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 を構成できます。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以になり路・車・人間通信 の負荷を低減できます。

既存カーナビ地図と数式仮想軌道の比較


・ 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)
『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


・ 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

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)を使用して走行支援できます。

・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

安全運転・燃費低減に利用

*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 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。

安全運転(ADAS)支援の代表的な応用例

CO2排出量削減・動力性能計算に利用

各種のアクティブ制御等に利用

仮想軌道(Virtual Orbit)の利用コンセプトは、道路上にデジタルの仮想レールを敷設し、あたかも鉄道の軌道のように、そのレールの上を運転中の自動車が誘導されて実走行することです。

仮想軌道の図形要素は、クロソイド曲線、円弧、直線、縦断勾配と放物線曲線、横断勾配(カント)、拡幅の摺付などの数式パラメータを使用します。

既存のカーナビデータと比較した本質的な相違点は、単なる折線点列データで無く、軌道情報をクロソイド曲線・縦断曲線・横断勾配などで数式(関数)表記できることです。

詳細はこちらのページをご参照ください。

  • 点列系の三次元地図(カーナビデータ)
    三次元ノード・リンク構造
    X,Y,Zとも折線点列データ
  • 数式仮想軌道(Virtual Orbit of Expressions)
    三次元ノード・数式仮想軌道パラメータ構造
    道路の要素を全て数式(関数)で保有
    平面要素:クロソイド曲線、円弧、直線
    縦断要素:標高、勾配、パラボラ曲線
    横断要素:横断勾配(カント)の摺付
    車道要素:拡幅量の摺付
    点列系データと比較して1/100以下小容量データで通信に有利

関連資料:

数式仮想軌道 Virtual Orbit のご説明