JP6383907B2 - Vehicle position measuring apparatus and method - Google Patents

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Description

本発明は、車輌位置計測装置及び方法に関し、特に、少なくともＧＰＳの出力とＭＥＭＳ慣性センサの出力と速度出力とステアリング角出力を情報として、誤差推定手段による誤差推定により、精度よく自車の位置計測を行うための新規な改良に関する。   The present invention relates to a vehicle position measuring apparatus and method, and more particularly, to accurately measure the position of a host vehicle by error estimation by error estimation means using at least GPS output, MEMS inertial sensor output, speed output, and steering angle output as information. It relates to a new improvement to do.

従来、用いられていたこの種の車上測位装置としては、特許文献１及び２に示されるように、二種類の測位装置が提案されている。
前述の特許文献１における測位装置においては、ドリフトの生じやすい回転角速度センサや誤差の大きい車速センサを用いても、精度のよい測位ができるようにするために、車輌の位置を検出する位置センサである車速センサ及び圧電振動ジャイロと、複数の衛星が発射する信号からそれぞれの衛星と車輌との相対位置を検出する衛星情報検出手段又は相対速度検出手段であるＧＰＳと、位置センサ又は衛星情報検出手段の出力の少なくとも一方から車輌の絶対位置を測位する測位手段である測位ルーチンと、衛星からの情報に基づき位置センサの検出位置を補正するセンサ出力補正手段であるジャイロ補正ルーチンとを備えた構成である。 Conventionally, as this type of on-vehicle positioning device, two types of positioning devices have been proposed as disclosed in Patent Documents 1 and 2.
In the positioning device in Patent Document 1 described above, a position sensor that detects the position of the vehicle is used in order to enable accurate positioning even when using a rotational angular velocity sensor that easily causes drift or a vehicle speed sensor with a large error. A certain vehicle speed sensor and piezoelectric vibration gyro, a satellite information detecting means or a relative speed detecting means for detecting a relative position between each satellite and a vehicle from signals emitted by a plurality of satellites, and a position sensor or a satellite information detecting means. A positioning routine that is a positioning means that measures the absolute position of the vehicle from at least one of the outputs of the sensor, and a gyro correction routine that is a sensor output correction means that corrects the detection position of the position sensor based on information from the satellite. is there.

また、前述の特許文献２における測位装置においては、精度をより正確にするために、車輌と地表との間の相対位置を測定する相対センサと、複数の衛星が発射する信号からそれぞれの衛星と車輌との相対位置を検出するＧＰＳと、ＧＰＳの検出した複数の衛星の情報から測位可能であり、かつ測位の推定誤差が所定のレベルより小さい時、ＧＰＳの出力のみから車輌の絶対位置を測位し、それ以外のとき、ＧＰＳの出力と相対センサの出力、又は相対センサの出力のみから車輌の絶対位置を測位するステップを設けた構成である。   Further, in the positioning device in Patent Document 2 described above, in order to make the accuracy more accurate, a relative sensor that measures the relative position between the vehicle and the ground surface, and each satellite from signals emitted by a plurality of satellites, Positioning is possible from the GPS that detects the relative position to the vehicle and the information of multiple satellites detected by the GPS, and when the estimation error of positioning is smaller than a predetermined level, the absolute position of the vehicle is determined only from the GPS output. In other cases, there is provided a step of determining the absolute position of the vehicle from only the output of the GPS and the output of the relative sensor, or the output of the relative sensor.

特開平８−１４９２２号公報JP-A-8-14922 特開平８−１４９２３号公報JP-A-8-14923

従来の車載用測位装置は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、特許文献１及び２の構成においては、最近の開発目標として脚光をあびている自動運転を念頭においたものではないため、ジャイロとしては圧電振動ジャイロを用い、各センサとしては単独で使っているために、各々センサの性能以上の位置精度達成は困難であった。
また、前述の振動ジャイロは、温度等のドリフトが大きく、ドリフトの蓄積を避けることは困難であった。
また、前述の振動ジャイロを用いると、形状が大きく、かつ、高価であるため、車載用としては好適ではなかった。 Since the conventional in-vehicle positioning device is configured as described above, the following problems exist.
That is, in the configuration of Patent Document 1 and 2, since it is not intended to in mind the automatic operation are attracted legs light as the recent development goals, a piezoelectric vibrating gyro as gyro, use alone as the sensors for that, each positional accuracy achieved over sexual capacity of the sensor is difficult.
Moreover, the vibration gyro described above has a large drift in temperature or the like, and it is difficult to avoid accumulation of drift.
Further, the use of the above-described vibration gyro is not suitable for in-vehicle use because it is large and expensive.

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、少なくともＧＰＳの出力とＭＥＭＳ慣性センサの出力と速度信号出力とステアリング角出力を情報として誤差推定手段の推定により、精度よく自車の位置計測を行うようにした車輌位置計測装置及び方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems. In particular, the accuracy of the error estimation means is estimated by using at least GPS output, MEMS inertial sensor output, speed signal output, and steering angle output as information. It is an object of the present invention to provide a vehicle position measuring apparatus and method that frequently measure the position of the host vehicle.

本発明による車輌位置計測装置は、３軸角速度信号及び３軸加速度信号を出力するためのＭＥＭＳ慣性センサと、前記ＭＥＭＳ慣性センサに接続され、位置出力と速度出力と方位出力とを出力するための慣性航法計算部と、前記位置出力とＧＰＳセンサからのＧＰＳ位置出力との誤差を算出するための第１減算部と、前記速度出力とタイヤ速度センサからのタイヤ速度出力との誤差を算出するための第２減算部と、前記方位出力とステアリング角センサからのステアリング角出力との誤差を算出するための第３減算部と、前記各減算部からの各減算出力である差を入力し誤差推定を行うための誤差推定手段と、を備え、前記慣性航法計算部からの各出力とＧＰＳセンサとタイヤ速度センサとステアリング角センサからの各出力とを第１、第２及び第３減算部を介して減算して誤差を誤差推定手段により推定して補正し、前記誤差推定手段からのタイヤ速度補正を前記タイヤ速度出力に帰還入力し、前記誤差推定手段からのステアリング角補正を前記ステアリング角出力に帰還入力し、前記誤差推定手段でリアルタイムに推定した推定誤差を前記３軸角速度信号、前記３軸加速度信号及び前記慣性航法計算部に入力することにより、全ての前記各センサの持つ誤差による計測精度以上の計測精度を得るようにした構成であり、また、前記誤差推定手段は、カルマンフィルタよりなり、位置補正、速度補正、姿勢補正、方位補正、慣性補正及び加速度補正を行う構成であり、また、請求項１及び請求項２の車輌位置計測装置は、車輌の自動運転に用いられる構成であり、また、本発明による車輌位置計測方法は、３軸角速度信号及び３軸加速度信号を出力するためのＭＥＭＳ慣性センサと、前記ＭＥＭＳ慣性センサに接続され、位置出力と速度出力と方位出力とを出力するための慣性航法計算部と、前記位置出力とＧＰＳセンサからのＧＰＳ位置出力との誤差を算出するための第１減算部と、前記速度出力とタイヤ速度センサからのタイヤ速度出力との誤差を算出するための第２減算部と、前記方位出力とステアリング角センサからのステアリング角出力との誤差を算出するための第３減算部と、前記各減算部からの各減算出力である差を入力し誤差推定を行うための誤差推定手段と、を用い、前記慣性航法計算部からの各出力とＧＰＳセンサとタイヤ速度センサとステアリング角センサからの各出力とを第１、第２及び第３減算部を介して減算して誤差を誤差推定手段により推定して補正し、前記誤差推定手段からのタイヤ速度補正を前記タイヤ速度出力に帰還入力し、前記誤差推定手段からのステアリング角補正を前記ステアリング角出力に帰還入力し、前記誤差推定手段でリアルタイムに推定した推定誤差を前記３軸角速度信号、前記３軸加速度信号及び前記慣性航法計算部に入力することにより、全ての前記各センサの持つ誤差による計測精度以上の計測精度を得るようにした方法であり、また、前記誤差推定手段は、カルマンフィルタよりなり、位置補正、速度補正、姿勢補正、方位補正、慣性補正及び加速度補正を行う方法であり、また、請求項１及び請求項２に記載の車輌位置計測方法は、車輌の自動運転に用いられる方法である。 A vehicle position measuring device according to the present invention is connected to a MEMS inertial sensor for outputting a triaxial angular velocity signal and a triaxial acceleration signal, and outputs a position output, a velocity output, and an azimuth output. An inertial navigation calculator, a first subtractor for calculating an error between the position output and the GPS position output from the GPS sensor, and an error between the speed output and the tire speed output from the tire speed sensor. The second subtracting unit, a third subtracting unit for calculating an error between the azimuth output and the steering angle output from the steering angle sensor, and a difference that is a subtraction output from each subtracting unit are input to estimate an error. and an error estimation means for performing a first and a respective output from the respective output and the GPS sensor and the tire speed sensor and a steering angle sensor from the inertial navigation calculation unit, a second And the error is estimated and corrected by the error estimation means, and the tire speed correction from the error estimation means is fed back to the tire speed output, and the steering angle from the error estimation means is corrected. and feedback input a correction to the steering angle output, the 3-axis angular velocity signal estimation error estimated in real time with the error estimating means, by inputting the three-axis acceleration signal and the inertial navigation calculation unit, all of the respective It is configured to obtain a measurement accuracy equal to or higher than the measurement accuracy due to the error of the sensor, and the error estimation means comprises a Kalman filter and performs position correction, velocity correction, posture correction, azimuth correction, inertia correction, and acceleration correction. The vehicle position measuring device according to claims 1 and 2 is a configuration used for automatic driving of a vehicle. A vehicle position measuring method includes a MEMS inertial sensor for outputting a triaxial angular velocity signal and a triaxial acceleration signal, and an inertial navigation for outputting a position output, a velocity output, and an azimuth output connected to the MEMS inertial sensor. A calculating unit; a first subtracting unit for calculating an error between the position output and the GPS position output from the GPS sensor; and a first subtracting unit for calculating an error between the speed output and the tire speed output from the tire speed sensor. 2 subtracting units, a third subtracting unit for calculating an error between the azimuth output and the steering angle output from the steering angle sensor, and a difference that is a subtraction output from each subtracting unit is input to perform error estimation. Error estimation means, and outputs from the inertial navigation calculation unit, and outputs from the GPS sensor, tire speed sensor, and steering angle sensor to the first, second, and third subtractions, respectively. An error is estimated and corrected by the error estimation means by subtracting through the calculation unit, and the tire speed correction from the error estimation means is fed back to the tire speed output, and the steering angle correction from the error estimation means is corrected. and feedback input to the steering angle output, the 3-axis angular velocity signal estimation error estimated in real time with the error estimating means, by inputting the three-axis acceleration signal and the inertial navigation calculation unit, with all of the sensors It is a method that obtains measurement accuracy that is greater than the measurement accuracy due to error, and the error estimation means comprises a Kalman filter and is a method that performs position correction, velocity correction, posture correction, azimuth correction, inertia correction, and acceleration correction. In addition, the vehicle position measuring method according to claims 1 and 2 is a method used for automatic driving of a vehicle.

本発明による車輌位置計測装置及び方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、３軸角速度信号及び３軸加速度信号を出力するためのＭＥＭＳ慣性センサと、前記ＭＥＭＳ慣性センサに接続され、位置出力と速度出力と方位出力とを出力するための慣性航法計算部と、前記位置出力とＧＰＳセンサからのＧＰＳ位置出力との誤差を算出するための第１減算部と、前記速度出力とタイヤ速度センサからのタイヤ速度出力との誤差を算出するための第２減算部と、前記方位出力とステアリング角センサからのステアリング角出力との誤差を算出するための第３減算部と、前記各減算部からの各減算出力である差を入力し誤差推定を行うための誤差推定手段と、を備え、前記慣性航法計算部からの各出力とＧＰＳセンサとタイヤ速度センサとステアリング角センサからの各出力とを第１、第２及び第３減算部を介して減算して誤差を誤差推定手段により推定して補正し、前記誤差推定手段からのタイヤ速度補正を前記タイヤ速度出力に帰還入力し、前記誤差推定手段からのステアリング角補正を前記ステアリング角出力に帰還入力し、前記誤差推定手段でリアルタイムに推定した推定誤差を前記３軸角速度信号、前記３軸加速度信号及び前記慣性航法計算部に入力することにより、全ての前記各センサの持つ誤差による計測精度以上の計測精度を得るようにしたことにより、車輌の位置精度が従来よりも大幅に向上し、車輌の自動運転を可能とするレベルの位置計測が可能となった。
また、前記誤差推定手段は、カルマンフィルタよりなり、位置補正、速度補正、姿勢補正、方位補正、慣性補正及び加速度補正を行うことにより、前述のような位置精度の向上を達成することができる。
また、請求項１及び請求項２に記載の車輌位置計測装置は、車輌の自動運転に用いられることにより、自動運転化実現に寄与することができる。 Since the vehicle position measuring apparatus and method according to the present invention are configured as described above, the following effects can be obtained.
That is, a MEMS inertial sensor for outputting a triaxial angular velocity signal and a triaxial acceleration signal, an inertial navigation calculation unit connected to the MEMS inertial sensor and outputting a position output, a velocity output, and an azimuth output; A first subtraction unit for calculating an error between the position output and the GPS position output from the GPS sensor; a second subtraction unit for calculating an error between the speed output and the tire speed output from the tire speed sensor; A third subtracting unit for calculating an error between the azimuth output and the steering angle output from the steering angle sensor, and an error estimating unit for performing error estimation by inputting a difference as each subtracted output from each subtracting unit. If the provided, via the first, second and third subtraction unit and the output from the output and the GPS sensor and the tire speed sensor and a steering angle sensor from the inertial navigation calculation unit The error is estimated and corrected by the error estimation means, the tire speed correction from the error estimation means is fed back to the tire speed output, and the steering angle correction from the error estimation means is fed back to the steering angle output. By inputting the estimation error estimated in real time by the error estimation means to the three-axis angular velocity signal, the three-axis acceleration signal, and the inertial navigation calculation unit, the measurement accuracy exceeds the accuracy of all the sensors. As a result, the position accuracy of the vehicle is greatly improved as compared with the prior art, and the position measurement at a level that enables automatic operation of the vehicle becomes possible.
Further, the error estimation means is composed of a Kalman filter, and it is possible to achieve the improvement in position accuracy as described above by performing position correction, speed correction, posture correction, azimuth correction, inertia correction and acceleration correction.
Moreover, the vehicle position measuring device according to claim 1 and claim 2 can contribute to realization of automatic driving by being used for automatic driving of the vehicle.

本発明による車輌位置計測装置及び方法を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a vehicle position measuring apparatus and method according to the present invention. 図１のハード構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware constitutions of FIG. 本発明における各信号の出力項目と達成精度との関係を示す構成図である。It is a block diagram which shows the relationship between the output item of each signal in this invention, and achievement accuracy.

本発明は、少なくともＧＰＳの信号とＭＥＭＳ慣性センサの信号と速度信号とステアリング角を情報として誤差推定手段による推定により、精度よく自車の位置計測を行うことで、特に、車輌の自動運転化に寄与することを可能とすることである。   The present invention accurately measures the position of the own vehicle by estimating by the error estimation means using at least the GPS signal, the MEMS inertial sensor signal, the speed signal, and the steering angle as information, particularly for automatic vehicle operation. It is possible to contribute.

以下、図面と共に本発明による車輌位置計測装置及び方法の好適な実施の形態について説明する。
図１は本発明による車輌位置計測装置及び方法を示すブロック図であり、符号１で示されるものは、周知のＭＥＭＳによって構成されたＭＥＭＳ慣性センサであり、このＭＥＭＳ慣性センサ１は、３軸角速度信号１ａ及び３軸加速度信号１ｂを出力することができるように構成されている。 Hereinafter, preferred embodiments of a vehicle position measuring apparatus and method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a vehicle position measuring apparatus and method according to the present invention. Reference numeral 1 denotes a MEMS inertial sensor constituted by a well-known MEMS. The MEMS inertial sensor 1 has a triaxial angular velocity. The signal 1a and the triaxial acceleration signal 1b can be output.

前記３軸角速度信号１ａ及び３軸加速度信号１ｂは、慣性航法計算部２に入力され、前記慣性航法計算部２においては、前記３軸角速度信号１ａ及び前記３軸加速度信号１ｂに基づいて周知の姿勢・速度・位置が計算されるように構成されている。
前記慣性航法計算部２で得られた位置出力２ａ、速度出力２ｂ及び方位出力２ｃは、第１減算部３、第３減算部４及び第３減算部５に各々入力されている。 The triaxial angular velocity signal 1a and the triaxial acceleration signal 1b are input to the inertial navigation calculation unit 2, and the inertial navigation calculation unit 2 is known based on the triaxial angular velocity signal 1a and the triaxial acceleration signal 1b. The posture, speed, and position are calculated.
The position output 2a, speed output 2b, and direction output 2c obtained by the inertial navigation calculation unit 2 are input to the first subtraction unit 3, the third subtraction unit 4, and the third subtraction unit 5, respectively.

前記第１〜第３減算部３,４,５には、周知の準天頂のＧＰＳセンサ１０からのＧＰＳ位置出力１０ａと、車輌(図示せず)のタイヤの回転から速度を取るためのタイヤ速度センサ１１からのタイヤ速度出力１１ａと、前記車輌のステアリングの曲げ角度を計測するためのステアリング角センサ１２からのステアリング角出力１２ａ（車輌のＣＡＮデータから得る）とが各々入力されており、前記第１〜第３減算部３,４,５では、前記各出力２ａ，２ｂ及び２ｃと全ての前記各出力１０ａ，１１ａ及び１２ａとが、前記各減算部３〜５で減算処理されるように構成されている。 The first to third subtracting units 3, 4, and 5 include a GPS position output 10a from a well-known quasi-zenith GPS sensor 10 and a tire speed for taking a speed from rotation of a tire of a vehicle (not shown). The tire speed output 11a from the sensor 11 and the steering angle output 12a (obtained from the CAN data of the vehicle) from the steering angle sensor 12 for measuring the bending angle of the steering of the vehicle are input, respectively. The first to third subtracting units 3, 4, and 5 are configured such that the outputs 2a, 2b, and 2c and all the outputs 10a, 11a, and 12a are subtracted by the subtracting units 3 to 5, respectively. Has been.

前記各減算部３,４及び５で得られた各減算出力としての差３ａ，4ａ及び５ａは、周知のカルマンフィルタ等からなる誤差推定手段２０に入力され、この誤差推定手段２０では、前述の差に基づいて、位置補正、速度補正、姿勢補正、方位補正、慣性補正、加速度補正、タイヤ速度補正Ｔｓ及びステアリング角補正Ｓを行うために、フィルタリングによって誤差推定をリアルタイムに行い、その誤差推定値２０ａが前述の３軸角速度信号１ａ、３軸加速度信号１ｂ及び慣性航法計算部２の姿勢、速度及び位置の補正のために入力されている。また、前記タイヤ速度補正Ｔｓ及びステアリング角補正Ｓは、前記タイヤ速度出力１１ａ及びステアリング角出力１２ａに帰還入力され、前記タイヤ速度出力１１ａ及びステアリング角出力１２ａが補正されるように構成されている。
従って、前記各センサ１０，１１，１２の持つ誤差による計測精度以上の計測精度を得ることができるように構成されている。 Differences 3a, 4a and 5a as subtraction outputs obtained by the subtraction units 3, 4 and 5 are input to error estimation means 20 comprising a well-known Kalman filter or the like. In order to perform position correction, speed correction, posture correction, azimuth correction, inertia correction, acceleration correction, tire speed correction Ts, and steering angle correction S, error estimation is performed in real time by filtering, and the error estimated value 20a Are input to correct the attitude, velocity, and position of the three-axis angular velocity signal 1a, the three-axis acceleration signal 1b, and the inertial navigation calculation unit 2 described above. The tire speed correction Ts and the steering angle correction S are fed back to the tire speed output 11a and the steering angle output 12a, and the tire speed output 11a and the steering angle output 12a are corrected.
Therefore, it is configured such that a measurement accuracy higher than the measurement accuracy due to the error of each of the sensors 10, 11, 12 can be obtained.

従って、前述の図１の車輌位置計測装置３０においては、前記ＭＥＭＳ慣性センサ１からの前記３軸角速度信号１ａ、前記３軸加速度信号１ｂ及び前記慣性航法計算部２の姿勢・速度・位置は、前記誤差推定手段２０からの誤差推定値２０ａに基づいてリアルタイムに補正されるため、前記慣性航法計算部２から取り出される姿勢・速度・位置における各出力信号である前記位置出力２ａ、速度出力２ｂ及び方位出力２ｃの精度は常に帰還制御と同様に高精度に位置計測が制御されている。   Therefore, in the vehicle position measuring device 30 of FIG. 1 described above, the attitude / velocity / position of the triaxial angular velocity signal 1a, the triaxial acceleration signal 1b, and the inertial navigation calculation unit 2 from the MEMS inertial sensor 1 are as follows. Since the correction is made in real time based on the error estimated value 20a from the error estimating means 20, the position output 2a, the speed output 2b, which are output signals in the attitude / speed / position extracted from the inertial navigation calculation unit 2, and As for the accuracy of the azimuth output 2c, the position measurement is always controlled with high accuracy as in the feedback control.

前述の図１の車輌位置計測装置３０により計測される本発明による姿勢角、方位角、速度及び位置の達成精度は、図３で示されるように、準天頂ＧＰＳ受信時と準天頂ＧＰＳ受信不能時において、車輌の自動運転に用いることのできる位置計測を達成していることが明らかである。   The achievement accuracy of the attitude angle, azimuth angle, speed, and position according to the present invention measured by the vehicle position measuring device 30 of FIG. 1 is as shown in FIG. At times, it is clear that position measurements have been achieved that can be used for automatic driving of vehicles.

尚、前述の図１の車輌位置計測装置３０は、全体のシステムを示すブロック図として示しているが、そのハードウェアは、実際には、図２に示される通りである。
すなわち、図２において、前記慣性航法計算部２からの各出力２ａ〜２ｃはＡ／Ｄ変換部２Ａを介して誤差推定手段２０及び各減算部２ａ〜２ｃ等よりなるＣＰＵ２０Ａに入力され、このＣＰＵ２０Ａに対して図１のＧＰＳ位置出力１０ａ、タイヤ速度出力１１ａ及びステアリング角出力１２ａは、車輌全体の制御データ等を統括するためのＣＡＮデータ４０としてＣＰＵ２０Ａに入力されている。
前記ＣＰＵ２０Ａからは、出力データとして、常に、リアルタイムで誤差補正されている位置出力２ａ、速度出力２ｂ、方位出力２ｃ及び姿勢出力２ｄが出力されている。 The vehicle position measuring device 30 in FIG. 1 is shown as a block diagram showing the entire system, but the hardware is actually as shown in FIG.
That is, in FIG. 2, the outputs 2a to 2c from the inertial navigation calculation unit 2 are input to the CPU 20A including the error estimation means 20 and the subtraction units 2a to 2c via the A / D conversion unit 2A. On the other hand, the GPS position output 10a, the tire speed output 11a, and the steering angle output 12a in FIG. 1 are input to the CPU 20A as CAN data 40 for integrating control data and the like of the entire vehicle.
The CPU 20A always outputs, as output data, a position output 2a, a speed output 2b, an azimuth output 2c, and an attitude output 2d that are error-corrected in real time.

尚、本発明による車輌位置計測装置及び方法の要約とするところは、以下の通りである。
すなわち、３軸角速度信号１ａ及び３軸加速度信号１ｂを出力するためのＭＥＭＳ慣性センサ１と、前記ＭＥＭＳ慣性センサ１に接続され、位置出力２ａと速度出力２ｂと方位出力２ｃとを出力するための慣性航法計算部２と、前記位置出力２ａとＧＰＳセンサ１０からのＧＰＳ位置出力１０ａとの誤差を算出するための第１減算部３と、前記速度出力２ｂとタイヤ速度センサ１１からのタイヤ速度出力１１ａとの誤差を算出するための第２減算部４と、前記方位出力２ｃとステアリング角センサ１２からのステアリング角出力１２ａとの誤差を算出するための第３減算部５と、前記各減算部３〜５からの各減算出力である差３ａ,４ａ,５ａを入力し誤差推定を行うための誤差推定手段２０と、を備え、前記慣性航法計算部２からの各出力２ａ〜２ＣとＧＰＳセンサ１０とタイヤ速度センサ１１とステアリング角センサ１０〜１２からの各出力１０ａ,１１ａ,１２ａとを第１、第２及び第３減算部３，４，５を介して減算して誤差を誤差推定手段２０により推定して補正し、
前記誤差推定手段２０からのタイヤ速度補正Ｔｓを前記タイヤ速度出力１１ａに帰還入力し、前記誤差推定手段２０からのステアリング角補正Ｓを前記ステアリング角出力１２ａに帰還入力し、前記誤差推定手段２０でリアルタイムに推定した推定誤差２０ａを前記３軸角速度信号１ａ、前記３軸加速度信号１ｂ及び前記慣性航法計算部２に入力することにより、全ての前記各センサ１０，１１，１２の持つ誤差による計測精度以上の計測精度を得るようにした構成と方法であり、また、前記誤差推定手段２０は、カルマンフィルタよりなり、位置補正、速度補正、姿勢補正、方位補正、慣性補正及び加速度補正を行う構成と方法であり、また、請求項１及び請求項２に記載の車輌位置計測装置は、車輌の自動運転に用いられる構成と方法である。 The summary of the vehicle position measuring apparatus and method according to the present invention is as follows.
That is, the MEMS inertial sensor 1 for outputting the triaxial angular velocity signal 1a and the triaxial acceleration signal 1b, and the MEMS inertial sensor 1 connected to the MEMS inertial sensor 1 for outputting the position output 2a, the velocity output 2b, and the azimuth output 2c. Inertial navigation calculation unit 2, first subtraction unit 3 for calculating an error between the position output 2a and the GPS position output 10a from the GPS sensor 10, the speed output 2b and the tire speed output from the tire speed sensor 11 A second subtracting unit 4 for calculating an error from 11a, a third subtracting unit 5 for calculating an error between the azimuth output 2c and the steering angle output 12a from the steering angle sensor 12, and the subtracting units. difference 3a is the subtraction output from 3 to 5, 4a, and error estimation means 20 for inputting to the error estimating 5a, provided with respective outputs from the inertial navigation calculation unit 2 2 2C, GPS sensor 10, tire speed sensor 11, and outputs 10a, 11a, 12a from steering angle sensors 10-12 are subtracted via first, second and third subtracting units 3, 4, 5 The error is estimated and corrected by the error estimating means 20,
The tire speed correction Ts from the error estimation means 20 is fed back to the tire speed output 11a, the steering angle correction S from the error estimation means 20 is fed back to the steering angle output 12a, and the error estimation means 20 By inputting the estimation error 20a estimated in real time to the triaxial angular velocity signal 1a, the triaxial acceleration signal 1b, and the inertial navigation calculation unit 2, measurement accuracy due to errors of all the sensors 10, 11, and 12 is obtained. The configuration and method are configured to obtain the above measurement accuracy, and the error estimation unit 20 includes a Kalman filter and performs position correction, velocity correction, posture correction, orientation correction, inertia correction, and acceleration correction. The vehicle position measuring device according to claim 1 and claim 2 is configured and used for automatic driving of a vehicle. That.

本発明による車輌位置計測装置及び方法は、少なくともＧＰＳの出力とＭＥＭＳ慣性センサの出力と速度出力とステアリング角出力を情報として、誤差推定手段による誤差推定により、精度よく自車の位置計測を行うことができ、高精度位置計測による車輌の自動運転化の実現が可能となることである。   The vehicle position measuring apparatus and method according to the present invention accurately measure the position of the vehicle by error estimation by error estimation means using at least GPS output, MEMS inertial sensor output, speed output, and steering angle output as information. It is possible to realize automatic driving of the vehicle by high-precision position measurement.

１ ＭＥＭＳ慣性センサ
１ａ ３軸角速度信号
１ｂ ３軸加速度信号
２ 慣性航法計算部
２ａ 位置出力
２ｂ 速度出力
２ｃ 方位出力
２Ａ Ａ／Ｄ変換部
３ 第１減算部
３ａ〜５ａ 差（減算出力）
４ 第２減算部
５ 第３減算部
１０ ＧＰＳセンサ
１０ａ ＧＰＳ位置出力
１１ タイヤ速度センサ
１１ａ タイヤ速度出力
１２ ステアリング角センサ
１２ａ ステアリング角出力
２０ 誤差推定手段
２０ａ 誤差推定値
２０Ａ ＣＰＵ
３０ 車輌位置計測装置
４０ ＣＡＮデータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 MEMS inertial sensor 1a 3 axis | shaft angular velocity signal 1b 3 axis acceleration signal 2 Inertial navigation calculation part 2a Position output 2b Speed output 2c Direction output 2A A / D conversion part 3 1st subtraction part 3a-5a Difference (subtraction output)
4 Second subtraction unit 5 Third subtraction unit 10 GPS sensor 10a GPS position output 11 Tire speed sensor 11a Tire speed output 12 Steering angle sensor 12a Steering angle output 20 Error estimating means 20a Error estimated value 20A CPU
30 vehicle position measuring device 40 CAN data

Claims (6)

３軸角速度信号(1a)及び３軸加速度信号(1b)を出力するためのＭＥＭＳ慣性センサ(1)と、前記ＭＥＭＳ慣性センサ(1)に接続され、位置出力(2a)と速度出力(2b)と方位出力(2c)とを出力するための慣性航法計算部(2)と、前記位置出力(2a)とＧＰＳセンサ(10)からのＧＰＳ位置出力(10a)との誤差を算出するための第１減算部(3)と、前記速度出力(2b)とタイヤ速度センサ(11)からのタイヤ速度出力(11a)との誤差を算出するための第２減算部(4)と、前記方位出力(2c)とステアリング角センサ(12)からのステアリング角出力(12a)との誤差を算出するための第３減算部(5)と、前記各減算部(3〜5)からの各減算出力である差(3a,4a,5a)を入力し誤差推定を行うための誤差推定手段(20)と、を備え、
前記慣性航法計算部(2)からの各出力(2a〜2c)とＧＰＳセンサ(10)とタイヤ速度センサ(11)とステアリング角センサ(10〜12)からの各出力(10a,11a,12a)とを第１、第２及び第３減算部(3,4,5)を介して減算して誤差を誤差推定手段(20)により推定して補正し、
前記誤差推定手段(20)からのタイヤ速度補正(Ts)を前記タイヤ速度出力(11a)に帰還入力し、前記誤差推定手段(20)からのステアリング角補正(S)を前記ステアリング角出力(12a)に帰還入力し、
前記誤差推定手段(20)でリアルタイムに推定した推定誤差(20a)を前記３軸角速度信号(1a)、前記３軸加速度信号(1b)及び前記慣性航法計算部(2)に入力することにより、全ての前記各センサ(10,11,12)の持つ誤差による計測精度以上の計測精度を得るように構成したことを特徴とする車輌位置計測装置。 A MEMS inertial sensor (1) for outputting a triaxial angular velocity signal (1a) and a triaxial acceleration signal (1b), connected to the MEMS inertial sensor (1), a position output (2a) and a velocity output (2b) And an inertial navigation calculation unit (2) for outputting the azimuth output (2c), and a second for calculating an error between the position output (2a) and the GPS position output (10a) from the GPS sensor (10). 1 subtraction unit (3), a second subtraction unit (4) for calculating an error between the speed output (2b) and the tire speed output (11a) from the tire speed sensor (11), and the direction output ( 2c) and a subtracting output from the third subtracting section (5) for calculating an error between the steering angle output (12a) from the steering angle sensor (12) and the subtracting sections (3 to 5). Error estimation means (20) for inputting a difference (3a, 4a, 5a) and performing error estimation, and
Outputs (2a to 2c) from the inertial navigation calculation unit (2), outputs from the GPS sensor (10), tire speed sensor (11), and steering angle sensors (10 to 12) (10a, 11a, 12a) Are corrected through the error estimation means (20) by subtracting them through the first, second and third subtraction units (3,4,5),
The tire speed correction (Ts) from the error estimation means (20) is fed back to the tire speed output (11a), and the steering angle correction (S) from the error estimation means (20) is input to the steering angle output (12a). )
By inputting the estimation error (20a) estimated in real time by the error estimation means (20) to the triaxial angular velocity signal (1a), the triaxial acceleration signal (1b) and the inertial navigation calculation unit (2), A vehicle position measuring device configured to obtain a measurement accuracy that is equal to or higher than a measurement accuracy due to an error of all the sensors (10, 11, 12). 前記誤差推定手段(20)は、カルマンフィルタよりなり、位置補正、速度補正、姿勢補正、方位補正、慣性補正及び加速度補正を行うことを特徴とする請求項１記載の車輌位置計測装置。   The vehicle position measuring device according to claim 1, wherein the error estimating means (20) comprises a Kalman filter and performs position correction, speed correction, posture correction, azimuth correction, inertia correction and acceleration correction. 請求項１及び請求項２に記載の車輌位置計測装置は、車輌の自動運転に用いられることを特徴とする請求項１又は２記載の車輌位置計測装置。   3. The vehicle position measuring device according to claim 1 or 2, wherein the vehicle position measuring device according to claim 1 or 2 is used for automatic driving of a vehicle. ３軸角速度信号(1a)及び３軸加速度信号(1b)を出力するためのＭＥＭＳ慣性センサ(1)と、前記ＭＥＭＳ慣性センサ(1)に接続され、位置出力(2a)と速度出力(2b)と方位出力(2c)とを出力するための慣性航法計算部(2)と、前記位置出力(2a)とＧＰＳセンサ(10)からのＧＰＳ位置出力(10a)との誤差を算出するための第１減算部(3)と、前記速度出力(2b)とタイヤ速度センサ(11)からのタイヤ速度出力(11a)との誤差を算出するための第２減算部(4)と、前記方位出力(2c)とステアリング角センサ(12)からのステアリング角出力(12a)との誤差を算出するための第３減算部(5)と、前記各減算部(3〜5)からの各減算出力である差(3a,4a,5a)を入力し誤差推定を行うための誤差推定手段(20)と、を用い、
前記慣性航法計算部(2)からの各出力(2a〜2c)とＧＰＳセンサ(10)とタイヤ速度センサ(11)とステアリング角センサ(10〜12)からの各出力(10a,11a,12a)とを第１、第２及び第３減算部(3,4,5)を介して減算して誤差を誤差推定手段(20)により推定して補正し、
前記誤差推定手段(20)からのタイヤ速度補正(Ts)を前記タイヤ速度出力(11a)に帰還入力し、前記誤差推定手段(20)からのステアリング角補正(S)を前記ステアリング角出力(12a)に帰還入力し、
前記誤差推定手段(20)でリアルタイムに推定した推定誤差(20a)を前記３軸角速度信号(1a)、前記３軸加速度信号(1b)及び前記慣性航法計算部(2)に入力することにより、全ての前記各センサ(10,11,12)の持つ誤差による計測精度以上の計測精度を得るように構成したことを特徴とする車輌位置計測方法。 A MEMS inertial sensor (1) for outputting a triaxial angular velocity signal (1a) and a triaxial acceleration signal (1b), connected to the MEMS inertial sensor (1), a position output (2a) and a velocity output (2b) And an inertial navigation calculation unit (2) for outputting the azimuth output (2c), and a second for calculating an error between the position output (2a) and the GPS position output (10a) from the GPS sensor (10). 1 subtraction unit (3), a second subtraction unit (4) for calculating an error between the speed output (2b) and the tire speed output (11a) from the tire speed sensor (11), and the direction output ( 2c) and a subtracting output from the third subtracting section (5) for calculating an error between the steering angle output (12a) from the steering angle sensor (12) and the subtracting sections (3 to 5). Using error estimation means (20) for inputting the difference (3a, 4a, 5a) and performing error estimation,
Outputs (2a to 2c) from the inertial navigation calculation unit (2), outputs from the GPS sensor (10), tire speed sensor (11), and steering angle sensors (10 to 12) (10a, 11a, 12a) Are corrected through the error estimation means (20) by subtracting them through the first, second and third subtraction units (3,4,5),
The tire speed correction (Ts) from the error estimation means (20) is fed back to the tire speed output (11a), and the steering angle correction (S) from the error estimation means (20) is input to the steering angle output (12a). )
By inputting the estimation error (20a) estimated in real time by the error estimation means (20) to the triaxial angular velocity signal (1a), the triaxial acceleration signal (1b) and the inertial navigation calculation unit (2), A vehicle position measuring method, characterized in that it is configured to obtain a measurement accuracy that is equal to or higher than the measurement accuracy due to errors of all the sensors (10, 11, 12). 前記誤差推定手段(20)は、カルマンフィルタよりなり、位置補正、速度補正、姿勢補正、方位補正、慣性補正及び加速度補正を行うことを特徴とする請求項４記載の車輌位置計測方法。   5. The vehicle position measuring method according to claim 4, wherein the error estimating means (20) comprises a Kalman filter and performs position correction, speed correction, attitude correction, azimuth correction, inertia correction and acceleration correction. 請求項４及び請求項５に記載の車輌位置計測方法は、車輌の自動運転に用いられることを特徴とする請求項１又は２記載の車輌位置計測装置。   The vehicle position measuring method according to claim 4 or 5 is used for automatic driving of a vehicle.
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