CN107949768B - 车辆位置推定装置、车辆位置推定方法 - Google Patents

车辆位置推定装置、车辆位置推定方法 Download PDF

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Abstract

检测在车辆的周围存在的目标的位置,检测车辆的移动量,基于所检测到的移动量,存储目标的位置作为物体位置数据。另外,在地图数据库(14)中预保存含有目标的位置的地图信息,通过将目标位置数据和地图信息对照,来推定车辆的自身位置。另外,检测车辆的转弯地点(Pt1)。而且,保持从当前位置(Pn)到设定距离(D1)的范围、及从转弯地点(Pt1)到回溯了设定距离(D2)的地点[Pt1-D2]的范围的目标位置数据。

Description

车辆位置推定装置、车辆位置推定方法
技术领域
本发明涉及车辆位置推定装置、车辆位置推定方法。
背景技术
专利文献1记载的现有技术中,自主移动的移动机器人根据移动量推定 自身位置,通过将利用激光扫描而检测到的通路和预取得的地图信息对照, 进行推定出的自身位置的修正。此外,所检测到的通路和地图信息作为俯视 时的二维数据来处理,在该对照上,仅使用从当前位置起规定范围内的数据。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-250906号公报
发明所要解决的课题
为了检测白线、路缘石线等目标,并将所检测出的目标和地图信息对照 而求出车辆的自身位置(地图上的绝对坐标),需要用于对照目标和地图信 息的基点。例如,在仅检测到了延伸为一直线的白线的情况下,在延伸为一 直线的白线中,在行进方向上成为车宽方向的基准,但不会成为行进方向的 基准,所以在行进方向上,不能正确与地图信息进行对照。因此,在采用仅 保持从当前位置起规定范围内的目标位置数据这样构成的情况下,例如,当 在从当前位置起规定范围内仅有延伸为一直线的白线的数据时,就会没有成 为行进方向的基准的目标位置数据,有不能求出正确的车辆的自身位置的可 能性。尽管如此,保持检测到的全部目标位置数据还是因存储容量庞大而不 现实。
发明内容
本发明的课题在于,既能够维持自身位置的推定,同时,能够适当地调 节目标位置数据的数据量。
用于解决课题的技术方案
本发明一方式的车辆位置推定装置检测在车辆的周围存在的目标的位 置,并且检测车辆的移动量,基于移动量,存储目标的位置并作为目标位置 数据。另外,取得含有目标的位置的地图信息,通过将目标位置数据和地图 信息的目标的位置进行对照,来推定车辆的自身位置。另外,根据车辆的移 动量,检测车辆的转弯地点。而且,至少保持从当前位置回溯了预定的第一 设定距离的范围的目标位置数据、及从转弯地点回溯了预定的第二设定距离 的范围的目标位置数据。
发明效果
根据本发明,由于保持从当前位置回溯了第一设定距离的范围的目标位 置数据、及从转弯地点回溯了第二设定距离的范围的目标位置数据,因此, 能够以转弯地点为基点将目标位置数据和地图信息对照,从而推定自身位置。 另外,由于也可以不保持除此以外的目标位置数据,因此,能够适当地调节 目标位置数据的数据量。
附图说明
图1是车辆位置推定装置的构成图;
图2是表示雷达装置和摄像机的配置的图;
图3是表示雷达装置的扫描范围、及摄像机的拍摄范围的图;
图4是表示车辆坐标系的图;
图5是表示里程坐标系的图;
图6是表示车辆坐标系的目标位置的图;
图7是使行驶轨迹和目标位置对应的图;
图8是与直线距离L对应的设定角度θ1的设定所使用的图;
图9是对转弯地点Pt1的设定进行说明的图;
图10是对曲折运动(蛇行)判定进行说明的图;
图11是表示保持目标位置数据的区间、及删除或间拔目标位置数据的区 间的图;
图12是与目标数N对应的设定距离D2的设定所使用的图;
图13是表示设定距离D3的图;
图14是表示车辆位置推定处理的流程图;
图15是表示仅保持规定范围内的目标位置数据时的图;
图16是表示实施方式的概念的图;
图17是表示基于转弯地点Pt2而保持目标位置数据的区间、及删除或间 拔目标位置的区间的图;
图18是表示检测到多个转弯地点的状态的图;
图19是与目标数N对应的设定角度θ1的设定所使用的图。
具体实施方式
下面,基于附图对本发明的实施方式进行说明。此外,各图是示意图, 有时与实物不同。另外,以下实施方式都是例示用于将本发明的技术思想具 体化的装置、方法的方式,其构成不局限于下述的内容。即,本发明的技术 思想可在本发明请求记载的技术范围内加以各种变更。
(第一实施方式)
(构成)
图1是车辆位置推定装置的构成图。
车辆位置推定装置11是推定车辆的自身位置的装置,具备:雷达装置12、 摄像机13、地图数据库14、传感器组15、控制器16。
图2是表示雷达装置和摄像机的配置的图。
图3是表示雷达装置的扫描范围、及摄像机的拍摄范围的图。
雷达装置12例如由LRF(Laser Range Finder)构成,测量在车辆21的 侧方存在的对象物的距离及方位,将所测量出的数据输出到控制器16。雷达 装置12设置于车辆21的左侧面及右侧面共计两个部位。在区别两个雷达装 置12时,将设置于车辆21的左侧面的雷达装置设为左侧雷达装置12L,将 设置于车辆21的右侧面的雷达装置设为右侧雷达装置12R。左侧雷达装置12L 从下方向左方扫描,右侧雷达装置12R从下方向右方扫描。即,都具有车身 前后方向的旋转轴,沿其轴直角方向进行扫描。由此,检测至车身侧方的路 面22或路缘石23的距离及方位。路缘石23作为车行道和人行道的分界线而 沿着行驶车道设置于道路的路肩。
摄像机13例如由使用CCD(Charge Coupled Device)图像传感器的广角 摄像机构成,拍摄车辆21的侧方,将所拍摄出的数据输出到控制器16。摄像 机13设置于车辆21的左车门侧反光镜及右车门侧反光镜共计两个部位。在 区别这两个摄像机13时,将设置于左车门侧反光镜的摄像机设为左侧摄像机 13L,将设置于右车门侧反光镜的摄像机设为右侧摄像机13R。左侧摄像机13L 拍摄车辆21的左方的路面22,右侧摄像机13R拍摄车辆21的右方的路面22。 由此,检测车身侧方的通行区分线24。通行区分线24是为标示车辆21应通 行的行驶车道(车辆通行带)而涂画在路面22上的白线等区划线,沿着行驶 车道而标示。此外,在图3中,为了便于说明而立体地描画通行区分线24, 但是,实际上可将厚度看作零,因此,与路面22处于同一面。
地图数据库14取得道路地图信息。道路地图信息中也包含路缘石23、通 行区分线24的位置信息。路缘石23虽然是具有高度的物体,但作为俯视时 的二维数据来取得。路缘石23或通行区分线24被数据化为直线的集合体, 各直线都作为两端点的位置信息来取得,弯道的圆弧曲线作为折线近似成的 直线来处理。此外,地图数据库14也可以是汽车导航系统中的存储有道路地 图信息的存储介质,也可以经由无线通信(路车间通信或车车间通信均可) 等通信系统而从外部取得地图信息。在这种情况下,地图数据库14定期地获 取最新的地图信息,也可以更新保有的地图信息。另外,地图数据库14也可 以存储自身车辆实际行驶的路程作为地图信息。
传感器组15例如包含:GPS接收器、加速器传感器、操舵角传感器、制 动器传感器、车速传感器、加速度传感器、车轮速度传感器、偏航率传感器 等,将所检测到的各数据输出到控制器16。GPS接收器取得车辆21的当前 位置信息。加速器传感器检测加速器踏板的操作量。操舵角传感器检测方向 盘的操作量。制动器传感器检测制动踏板的操作量、制动助力器内的压力。 车速传感器检测车速。加速度传感器检测车辆前后方向的加减速度、横向加 速度。车轮速度传感器检测各车轮的车轮速度。偏航率传感器检测车辆的偏 航率。
控制器16例如由ECU(Electronic Control Unit)构成,具备CPU、ROM、 RAM等,在ROM中记录有执行后述的车辆位置推定处理等各种运算处理的 程序。此外,为了进行车辆位置推定处理,也可以设置专用的控制器16,还 可以兼用作其它控制器。
控制器16具备:目标位置检测部31、移动量检测部32、目标位置存储 部33、转弯地点检测部34、自身位置推定部35作为功能块的构成。
目标位置检测部31在以车辆为基准的车辆坐标系中检测在车辆的周围存 在的路缘石23、通行区分线24等目标的位置作为相对于车辆的相对位置。
图4是表示车辆坐标系的图。
车辆坐标系是俯视时的二维坐标,以车辆21的例如后轮车轴的中心为原 点O,以前后方向为XVHC轴,以左右方向为YVHC轴。将雷达装置12的坐标 系、及摄像机13的坐标系分别转换为车辆坐标系的公式是事先求出的。另外, 车辆坐标系的路面22的参数也为已知。
利用雷达装置12,朝向车宽方向外侧对路面22进行激光扫描,检测在高 度上发生了较大变化(台阶)的位置作为路缘石23的宽度方向的车行道侧的 端点。即,根据三维数据,检测路缘石23的位置,投影到二维的车辆坐标系 中。在此,以路缘石23的检测点为Pc,用涂黑的菱形来表示。
利用摄像机13,拍摄路面22,在其灰色标度图像中,通过抽取亮度沿着 车身左右方向从暗部向明部且从明部向暗部变化的图案,来检测通行区分线 24。例如,检测通行区分线24的宽度方向的中心点。即,将由摄像机13拍 摄的图像数据进行俯瞰转换,从俯瞰图像中检测通行区分线24,投影到车辆 坐标系中。在此,以通行区分线24的检测点为Pw,以黑圆点进行显示。
移动量检测部32根据由传感器组15检测到的各种信息,检测单位时间 的车辆21的移动量即里程。通过对该里程进行积分,能够计算出车辆的行驶 轨迹并作为里程坐标系。
图5是表示里程坐标系的图。
里程坐标系例如以投入或切断了系统电源的时刻的车辆位置为坐标原 点,将其时刻的车身姿势(方位角)设为0度。在该里程坐标系中,通过每 运算周期存储车辆的坐标位置[XODM,YODM]及车身姿势[θODM]这三个参 数,来检测行驶轨迹。在图5中,画出时刻t1~t4的车辆的坐标位置、及车 身姿势。此外,也可以以当前的车辆位置为原点,每次都对所存储的目标位 置数据进行坐标转换。即,只要在同一坐标系中存储目标位置数据即可。
目标位置存储部33在里程坐标系中对应地存储基于由移动量检测部32 检测到的移动量的行驶轨迹、及由目标位置检测部31检测到的目标的位置。
图6是表示车辆坐标系的目标位置的图。
在此,在时刻t1~t4时,表示由目标位置检测部31检测到的目标的、车 辆坐标系的位置。作为目标,检测在车辆21的左方存在的路缘石23的检测 点Pc、在车辆21的左方存在的通行区分线24的检测点Pw、在车辆21的右 方存在的通行区分线24的检测点Pw。由于车辆21的位移及姿势变化,车辆 坐标系的各目标的位置时时刻刻都在变化。
图7是使基于车辆的移动量的行驶轨迹和目标位置对应而成的图。
即,与时刻t1~t4的车辆的坐标位置、及车身姿势相对应地将各时刻的 目标的位置投影到里程坐标系中。即,在各时刻,投影在车辆21的左方存在 的路缘石23的检测点Pc、在车辆21的左方存在的通行区分线24的检测点 Pw、在车辆21的右方存在的通行区分线24的检测点Pw。
目标位置存储部33在由目标位置检测部31依次检测到的目标中根据在 单位时间Δt期间取得的点组,抽取沿着行驶车道的直线。具体地说,在里程 坐标系中,求出表示直线的[aXODM+bYODM+c=0]的最佳参数a、b、c。
当设单位时间Δt为0.2秒,设雷达装置12的动作为25Hz,设摄像机13 的动作为30Hz时,则在单位时间Δt的期间,路缘石23能够取得5点份的数 据,通行区分线24能够取得6点份的数据。另外,通过车辆坐标系的YVHC坐标是正还是负,来判定各目标是位于车辆21的左侧还是位于右侧。这样, 在车辆21的右侧或左侧将点组分开以后,求出参数a、b、c。
此外,在直线和各检测点的距离之和为阈值以上时,不判定为直线。另 一方面,在直线和各检测点的距离之和低于阈值时,判定为直线。选择相对 于该直线的距离为最小的检测点中的长度最大的二点,将该二点的信息与取 得时刻一起存储到目标位置存储部33。
在此,在时刻t1~t4时,根据在车辆21的左方存在的路缘石23的检测 点Pc,抽取直线L23。另外,从在时刻t1~t4时,根据车辆21的左方存在的 通行区分线24的检测点Pw,抽取直线L24。另外,在时刻t1~t4时,根据 在车辆21的右方存在的通行区分线24的检测点Pw,抽取直线L24。
转弯地点检测部34参照行驶轨迹,从当前位置Pn回溯到检测车辆的转 弯角度θt最初成为预定的设定角度θ1以上的地点作为转弯地点Pt1。
车辆的转弯角度θt是在里程坐标系中直到当前的车身姿势为止的姿势变 化量,因此是以当前的车身朝向为基准时的车身的角度差。设定角度θ1的初 始值例如为60度。但是,根据由目标位置存储部33抽取到的直线的长度, 将设定角度θ1设为可变。
即,从当前位置回溯,行驶车道为直线,且直线距离L越长,设定角度 θ1越小。直线距离L例如参照由目标位置存储部33抽取的直线的集合,从 当前位置回溯,判断求出直到哪里才可看作是同一直线。在直线距离L长的 情况下,有在行进方向上成为车宽方向的基准的目标,但成为行进方向的基 准的目标距当前位置越远,里程的累积误差越大,导致自身位置推定精度变 差。在这种情况下,通过使设定角度θ1随着直线距离L增长而减小,即使是 更缓的转弯,也易检测作为转弯地点Pt1,通过从距当前位置回溯,在跟前的 地点更易检测转弯地点Pt1,能够容易保持成为行进方向的基准的目标。
图8是与直线距离L对应的设定角度θ1的设定所使用的图。
该图将横轴设为直线距离L,将纵轴设为设定角度θ1。关于直线距离L, 预定有大于0的L1和大于L1的L2。关于设定角度θ1,预定有大于0的θMIN和大于θMIN的θMAX。θMAX例如为60度,θMIN例如为30度。而且,在直线距 离L位于L1~L2的范围内时,直线距离L越长,设定角度θ1在θMAX~θMIN范围内越小。另外,在直线距离L为L2以上时,设定角度θ1维持θMIN
图9是对转弯地点Pt1的设定进行说明的图。
在从当前位置Pn回溯的区域内有地点P1及P2,将地点P1的转弯角度θt 设为35度,将地点P2的转弯角度θt设为65度。因此,在设定角度θ1为60 度的情况下,从当前位置Pn回溯到转弯角度θt最初成为设定角度θ1以上的 是地点P2,检测该地点P2作为转弯地点Pt1。另外,在设定角度θ1为30度 的情况下,从当前位置Pn回溯到转弯角度θt最初成为设定角度θ1以上的是 地点P1,检测该地点P1作为转弯地点Pt1。此外,也可以将地点P1设为转 弯地点Pt1,将地点P2设为转弯地点Pt2,从而设定双方为转弯地点。即,只 要能够保持当前的车辆自身位置的周围和转弯地点之前的设定距离范围的目 标位置数据即可。
转弯角度θt成为设定角度θ1以上的地点有可能是基于回避障碍物时的那 种曲折运动的地点,也可以使用平均转弯角度θtAVE,求出转弯地点。
首先,选出转弯角度θt成为设定角度θ1以上的地点作为候补转弯地点 Pp,求出以该候补转弯地点Pp为中心的预定的设定区间的平均转弯角度 θtAVE。设定区间是距候补转弯地点Pp的前后有预定的α的区间,即,从地点 [Pp-α]到地点[Pp+α]的区间。预定的α例如为10m。
而且,在平均转弯角度θtAVE为预定的设定角度θ2以上时,判断为车辆 21正在转弯,检测该候补转弯地点Pp作为最终的转弯地点Pt1。设定角度θ2 例如为5度。另一方面,在平均转弯角度θtAVE不足(低于)设定角度θ2时, 判断为车辆21正在曲折运动,将该候补转弯地点Pp从候补中排除出外,并 且进一步回溯,探索下一个候补转弯地点Pp。
图10是对曲折运动判定进行说明的图。
图中的(a)表示通过车辆的转弯而选出候补转弯地点Pp的情况,图中 的(b)表示通过车辆的曲折运动而选出候补转弯地点Pp的情况。通过进行 上述的曲折运动判定,在(a)的情况下,检测候补转弯地点Pp作为最终的 转弯地点Pt1,在(b)的情况下,将候补转弯地点Pp从候补中排除出外。
目标位置存储部33保持从当前位置Pn到回溯了规定距离D1的地点[Pn -D1]的范围、及从转弯地点Pt1到回溯了预定的设定距离D2的地点[Pt1 -D2]的范围的目标位置数据。另一方面,删除或间拔其以外的目标位置数 据,即,从地点[Pn-D1]到转弯地点Pt1的范围、及从地点[Pt1-D2]起 以前的目标位置数据。不需要根据由目标位置存储部33能够存储的数据量删 除所有,例如,只要存储以规定的距离间隔进行了间拔的目标位置数据,并 能够调节存储数据量即可。设定距离D1例如20m。设定距离D2的初始值例 如为20m。
图11是表示保持目标位置数据的区间、及删除或间拔目标位置数据的区 间的图。
就设定距离D2而言,在从转弯地点Pt1回溯设定距离D2的范围,目标 位置检测部31能够检测到的路缘石23或通行区分线24等目标数N越少,使 设定距离D2越长。这样,通过目标数N越少而使设定距离D2越长,易确保 目标数N。
图12是与目标数N对应的设定距离D2的设定所使用的图。
该图将横轴设为目标数N,将纵轴设为设定距离D2。关于目标数N,预 定有大于0的N1和大于N1的N2。关于设定距离D2,预定有大于0的DMIN和大于DMIN的DMAX。DMIN例如为20m,DMAX例如为40m。目标数N为检测 点的数量,但也可以换算为直线的累积长度。而且,在目标数N为N2以上 时,设定距离D2维持DMIN。另外,在目标数N位于N2~N1的范围内时, 目标数N越少,设定距离D2在DMIN~DMAX的范围内越大。
目标位置存储部33统一地(自动地)逐步删除比从当前位置Pn回溯预 定的设定距离D3的地点[Pn-D3]更靠前的目标位置。
图13是表示设定距离D3的图。
就在里程坐标系中检测的行驶轨迹而言,因为行驶距离越长,累积误差越大,且会给自身位置推定带来影响,所以设定距离D3设定为累积误差有可 能增大的距离,例如为100m。因而,即使在转弯地点Pt1位于比地点[Pn- D3]更靠前的情况下,也删除或间拔比地点[Pn-D3]更靠前的目标位置数 据。
自身位置推定部35通过对照目标位置存储部33所存储的目标位置数据、 及地图数据库14所保存的地图信息,来推定地图坐标系的车辆21的自身位 置。
地图坐标系是俯视时的二维坐标,以东西方向为XMAP轴,以南北方向为 YMAP轴。车身姿势(方位角)在将东方向设为0度时,表示成逆时针旋转的 角度。在该地图坐标系中,推定车辆的坐标位置[XMAP,YMAP]、及车身姿 势[θMAP]这三个参数。在该对照(图匹配)上,例如使用ICP(Iterative Closest Point)算法。这时,在对照直线彼此的情况下,对照两侧的端点作为评价点, 在两侧的端点的间隔宽时,能够进行插补。
接着,对由控制器16在每规定时间(例如,10msec)执行的车辆位置推 定处理进行说明。
图14是表示车辆位置推定处理的流程图。
首先,步骤S101对应于在目标位置检测部31的处理,在以车辆为基准 的车辆坐标系中,检测在车辆的周围存在的路缘石23、通行区分线24等目标 的位置作为相对于车辆的相对位置。即,在车辆坐标系中检测由雷达装置12 检测到的路缘石23的检测点Pc、由摄像机13检测到的通行区分线24的检测 点Pw。
接下来的步骤S102对应于在移动量检测部32的处理,根据由传感器组 15检测到的各种信息,检测单位时间的车辆21的移动量即里程。通过对该里 程进行积分,能够计算出车辆的行驶轨迹作为里程坐标系。即,在里程坐标 系中,在每运算周期都存储车辆的坐标位置[XODM,YODM]、及车身姿势[θODM] 这三个参数。
接下来的步骤S103对应于在目标位置存储部33的处理,在里程坐标系 中对应地存储基于由移动量检测部32检测到的移动量的行驶轨迹、及由目标 位置检测部31检测到的目标的位置。即,使在各时刻所检测到的物体位置数 据移动直到当前为止的经过时间的车辆的移动量,与各时刻的车辆的坐标位 置、及车身姿势对应地分别将路缘石23或通行区分线24等目标位置数据投 影存储到里程坐标系中。但是,统一地逐步删除比从当前位置Pn回溯了预定 的设定距离D3的地点[Pn-D3]更靠前的目标位置数据。
接下来的步骤S104对应于在转弯地点检测部34的处理,参照行驶轨迹, 从当前位置Pn回溯到检测车辆的转弯角度θt最初成为设定角度θ1以上的地 点作为转弯地点Pt1。在此,从当前位置Pn回溯,行驶车道为直线,且直线 距离L越长,使设定角度θ1越小。
另外,在进行了曲折运动判定基础上,确定最终的转弯地点Pt1。即,选 出转弯角度θt成为设定角度θ1以上的地点作为候补转弯地点Pp,求出从以 该候补转弯地点Pp为中心的地点[Pp+α]到地点[Pp-α]的设定区间的平 均转弯角度θtAVE。而且,在平均转弯角度θtAVE为设定角度θ2以上时,判断 为车辆21正在转弯,检测该候补转弯地点Pp作为最终的转弯地点Pt1。另一 方面,在平均转弯角度θtAVE低于设定角度θ2时,判断为车辆21正在曲折运动,将该候补转弯地点Pp从候补中排除出外,并且进一步回溯,探索下一个 候补转弯地点Pp。
接下来的步骤S105对应于在目标位置存储部33的处理,保持从当前位 置Pn回溯到规定距离D1的范围、及从转弯地点Pt1回溯了设定距离D2的 地点[Pt1-D2]的范围的目标位置数据,删除或间拔其以外的目标位置数据。 在此,就设定距离D2而言,在从转弯地点Pt1回溯了设定距离D2的范围内, 目标位置检测部31能够检测到的路缘石23或通行区分线24等目标数N越少, 使设定距离D2越长。
接下来的步骤S106对应于在自身位置推定部35的处理,通过对照目标 位置存储部33存储的目标位置数据、及地图数据库14所保存的地图信息, 推定地图坐标系的车辆21的自身位置。即,在地图坐标系中推定车辆的坐标 位置[XMAP,YMAP]、及车身姿势[θMAP]这三个参数。
上述为车辆位置推定处理。
(作用)
首先,对第一实施方式的技术思想进行说明。
通过将由雷达装置12检测到的路缘石23或由摄像机13检测到的通行区 分线24等目标的位置、和预数据化为地图信息的各目标的位置进行对照,由 此,来推定车辆21的自身位置。在本实施方式中,例示如下方法,即,仅利 用路缘石23或通行区分线24等检测比其他目标容易且可作为俯视时的二维 数据进行记述的目标,制作地图信息,使用该地图信息,进行自身位置的推 定。此外,在进一步提高自身位置的推定精度的情况下,也可以使用具备构 造物的三维(纵、横、高度)数据的地图信息。在这种情况下,也能够应用 本实施方式。
在路缘石23或通行区分线24等目标的直线区间内检测到了该目标上的 任意点的情况下,在延伸为一直线的目标位置数据中,在行进方向上成为车 宽方向的基准,但不成为行进方向的基准,所以在行进方向上,不能正确地 与地图信息进行对照。即,当只有延伸为一直线的直线的目标位置数据时, 就没有成为行进方向的基准的目标位置数据,不能唯一地求出自身位置。因 此,为了唯一地求出自身位置,最低也需要一个交叉的两条直线的组合。
另外,因为在直线道路上只能检测直线状的目标,所以仅仅在来自当前 位置的感应中,不能取得唯一地求出自身位置的目标位置数据。因此,使用 车辆21的移动量信息,在里程坐标系中存储过去的某种程度的目标位置数据, 通过将投影有目标位置数据的里程坐标系和预保存有目标位置的地图坐标系 进行对照,能够进行自身位置的推定。但是,在里程坐标系中,存在行驶距 离越长,累积误差越大之类的问题。另外,因为无限地存储所检测到的目标 位置、基于车辆的移动量的行驶轨迹也不现实,所以从旧的目标位置数据中依次删除。但是,例如,在仅保持从当前位置起规定范围内的目标位置数据 那样的简单构成中,导致在延伸为一直线的直线道路上,仅留下直线上的目 标位置数据。
图15是表示仅保持规定范围内的目标位置数据的图。
在此,表示仅保持在从当前位置起规定范围内存在的目标的目标位置数 据的情况,用粗虚线表示保持有目标位置数据的区间。图中的(a)表示过了 弯道不久的时刻,也保持有进入弯道之前的目标位置数据。即,由于能够检 测交叉的两条直线的组合,因此能够唯一地求出自身位置。另一方面,图中 的(b)是通过车辆进一步前进而删除了进入弯道之前的目标位置数据的图。 即,因为不能检测交叉的两条直线,而是仅能够检测一条直线,所以不能唯 一地求出自身位置。
于是,检测行驶轨迹中的自车辆转弯后的地点,需要保留比该地点更靠 前的目标位置数据。
图16是表示实施方式的概念的图。
在此,用粗虚线表示保持有目标位置数据的区间。图中的(a)表示过了 弯道不久的时刻,也保持有进入弯道之前的目标位置数据。即,由于能够检 测交叉的两条直线的组合,因此能够唯一地求出自身位置。另外,图中的(b) 是保持有虽然车辆进一步前进但从车辆的当前位置回溯了规定距离内的目标 位置数据、和进入弯道之前的目标位置数据的图。即,由于能够检测交叉的 两条直线的组合,因此能够唯一地求出自身位置。
接着,对第一实施方式的作用进行说明。
首先,在以车辆为基准的车辆坐标系中,检测在车辆的周围存在的路缘 石23或通行区分线24等目标的位置作为相对于车辆的相对位置(步骤S101), 根据由传感器组15检测到的各种信息,检测单位时间的车辆21的移动量即 里程,对该里程进行积分,计算出车辆的行驶轨迹作为里程坐标系(步骤 S102)。另外,在里程坐标系中对应地存储基于所检测到的移动量的行驶轨 迹、及所检测的目标的位置(步骤S103)。
另外,根据行驶轨迹,检测车辆的转弯角度θt成为设定角度θ1以上的地 点作为转弯地点Pt1(步骤S104)。然后,保持从当前位置Pn回溯到规定距 离D1的范围、及从转弯地点Pt1回溯了设定距离D2的地点[Pt1-D2]的 范围的目标位置数据,删除或间拔其以外的目标位置数据(步骤S105)。然 后,通过对照目标位置存储部33所存储的目标位置数据、及地图数据库14 所保存的地图信息,推定地图坐标系的车辆21的自身位置(步骤S106)。
这样,由于保持从当前位置Pn到规定距离D1、及从转弯地点Pt1回溯 了设定距离D2的地点[Pt1-D2]的目标位置数据,因此以转弯地点Pt1为 基点,将目标位置数据和地图信息进行对照,能够唯一地推定自身位置。另 外,由于要删除或间拔其以外比地点[D1-Pt1]及地点[Pt1-D2]更靠前的目 标位置数据,因此能够抑制目标位置数据的数据量的增大,且能够适当地调 节。另外,在里程坐标系中,也能够抑制里程的累积误差增大,能够抑制给 自身位置的推定精度带来影响。
另外,行驶车道为直线,且直线距离L越长,里程的累积误差也有越大 的可能性。因此,从当前位置Pn回溯,行驶车道为直线,且直线距离L越长, 使设定角度θ1越小。即,通过直线距离L越长使设定角度θ1越小,在从当 前位置回溯而更靠跟前的地点容易检测转弯地点Pt1,由此能够易保持成为行 进方向的基准的目标。如果能够在更靠跟前的地点检测转弯地点Pt1,则可使 存储目标位置数据的数据量减小。另外,能够减轻里程坐标系的累积误差, 且能够抑制自身位置的推定精度降低。
另外,为了提高自身位置的推定精度,即使在从转弯地点Pt1回溯了设 定距离D2的范围内,也希望有足够的目标数N。因此,在从转弯地点Pt1回 溯了设定距离D2的范围内,目标位置检测部31能够检测到的路缘石23或通 行区分线24等目标数N越少,使设定距离D2越长。这样,通过根据目标数 N而延长设定距离D2,既能够抑制目标位置数据的数据量过于增大的情况, 又能够确保所需足够的目标数N,因此,能够确保自身位置的推定精度。
另外,在检测转弯地点Pt1时,即使是转弯角度θt成为设定角度θ1以上 的地点,该地点也有可能是基于曲折运动行驶的地点。当将基于曲折运动行 驶的地点误检测为转弯地点Pt1时,就有可能给自身位置的推定精度带来影 响。因此,在进行了曲折运动判定以后,再确定最终的转弯地点Pt1。具体地 说,选出转弯角度θt成为设定角度θ1以上的地点作为候补转弯地点Pp,求 出以该候补转弯地点Pp为中心的设定区间,即,从地点[Pp+α]到地点[Pp -α]的区间的平均转弯角度θtAVE
然后,在平均转弯角度θtAVE为设定角度θ2以上时,判断为车辆21正在 转弯,检测该候补转弯地点Pp作为最终的转弯地点Pt1。另一方面,在平均 转弯角度θtAVE低于设定角度θ2时,判断为车辆21正在曲折运动,将该候补 转弯地点Pp从候补中排除出外,并且进一步回溯,探索下一个候补转弯地点 Pp。由此,能够降低基于曲折运动行驶的误判断,能够容易且正确地判定转 弯地点Pt1。因此,也能够抑制给自身位置的推定精度带来影响。
另外,根据车辆的行进方向的变化,检测转弯角度θt。具体地说,检测 以当前的车身朝向为基准时的车身的角度差。由此,能够减轻里程坐标系的 累积误差的影响、还有回避障碍物时的那种姿势变化的影响,能够正确地检 测转弯角度θt。
另外,在行驶轨迹上对应地存储目标的位置的阶段(步骤S103),逐步 删除比从当前位置Pn回溯了预定的设定距离D3的地点[Pn-D3]更靠前的 目标位置数据。由此,能够抑制目标位置数据的数据量增大。
(应用例1)
在第一实施方式中,删除或间拔的是比地点[Pt1-D2]更靠前的目标位 置数据,但不局限于此。例如,在从转弯地点Pt1回溯了设定距离D2的范围 内,检测车辆的转弯角度θt成为设定角度θ1以上的地点作为转弯地点Pt2。 然后,保持从当前位置Pn到设定距离D1的范围、及从转弯地点Pt1到转弯 地点Pt2的范围的目标位置数据。另一方面,删除或间拔其以外的比地点[D1 -Pt1]及转弯地点Pt2更靠前的目标位置数据。此外,将目标位置数据和地图 信息对照所需要的基点只要至少有一个即可。因此,由于只要在作为目标位 置数据而保持的目标位置数据中包含转弯地点Pt1即可,因此也可以删除或 间拔转弯地点Pt2。
图17是表示基于转弯地点Pt2而保持目标位置数据的区间、及删除或间 拔了目标位置的区间的图。
(应用例2)
在第一实施方式中,仅检测一个转弯地点Pt1,但不局限于此,也可以检 测多个转弯地点。例如,在从当前位置Pn到回溯了设定距离D3的地点[Pn -D3]的范围内,检测车辆的转弯角度θt成为设定角度θ1以上的全部地点, 从接近当前位置Pn的地点起,依次设为转弯地点Pt1、Pt2、Pt3、……。而且, 也可以保持从各转弯地点到回溯了设定距离D2的地点的目标位置数据。这 样,通过检测多个转弯地点,且保持从各转弯地点回溯了设定距离D2的范围 的目标位置数据,能够以各转弯地点为基点将目标位置数据和地图信息对照, 因此,能够提高自身位置的推定精度。
图18是表示检测到了多个转弯地点的状态的图。
在此,检测转弯地点Pt1、Pt2、Pt3、Pt4。在这种情况下,保持从当前位 置Pn到回溯了设定距离D1的地点[Pn-D1]的范围、从转弯地点Pt1到回 溯了设定距离D2的地点[Pt1-D2]的范围、从转弯地点Pt2到回溯了设定 距离D2的地点[Pt2-D2]的范围、从转弯地点Pt3到回溯了设定距离D2 的地点[Pt3-D2]的范围、及从转弯地点Pt4到回溯了设定距离D2的地点 [Pt4-D2]的范围内的全部目标位置数据。另一方面,删除或间拔其以外的 目标位置数据,即,从地点[Pn-D1]到转弯地点Pt1的范围、从地点[Pt1 -D2]到转弯地点Pt2的范围、从地点[Pt2-D2]到转弯地点Pt3的范围、 从地点[Pt3-D2]到转弯地点Pt4的范围、及从地点[Pt4-D2]起以前的 目标位置数据。
这样,在检测多个转弯地点的情况下,也可以在从当前位置Pn回溯了设 定距离D1的范围内,根据目标位置检测部31检测到的目标位置数据的数据 量,将设定角度θ1设为可变。例如,在从当前位置Pn回溯了设定距离D1 的范围内,目标位置检测部31能够检测到的路缘石23或通行区分线24等目 标数N越少,使设定角度θ1越小。这样,通过目标数N越少而使设定角度θ1 越小,即使是更缓的转弯,也易检测作为转弯地点Pt1,通过在更多的地点设定转弯地点Pt1,能够增多保持目标位置数据的部位,能够确保为推定自身位 置所需要的目标数。因为如果能够检测更多的转弯地点,则一边保留为推定 自身位置所需要的目标位置数据,一边使存储其以外的目标位置数据的数据 量减少,所以能够减轻里程坐标系的累积误差,能够抑制自身位置的推定精 度降低。
图19是与目标数N对应的设定角度θ1的设定所使用的图。
该图以横轴为目标数N,以纵轴为设定角度θ1。关于目标数N,预定有 大于0的N3和大于N3的N4。关于设定角度θ1,预定有大于0的θMIN和大 于θMIN的θMAX。θMAX例如为60度,θMIN例如为30度。目标数N为检测点的 数量,但也可以换算为直线的累积长度。而且,在目标数N为N4以上时, 设定角度θ1维持θMAX。另外,在目标数N位于N4~N3的范围内时,目标 数N越少,设定角度θ1在θMAX~θMIN的范围越小。
(对应关系)
在第一实施方式中,目标位置检测部31、及步骤S101的处理对应于“目 标位置检测部”。移动量检测部32、及步骤S102的处理对应于“移动量检测部”。 目标位置存储部33、及步骤S103、S105的处理对应于“目标位置存储部”。地 图数据库14对应于“地图信息取得部”。转弯地点检测部34、及步骤S104的 处理对应于“转弯地点检测部”。自身位置推定部35、及步骤S106的处理对应 于“自身位置推定部”。设定距离D1对应于“第一设定距离”。设定角度θ1对 应于“第一设定角度”。设定距离D2对应于“第二设定距离”。设定角度θ2对 应于“第二设定角度”。设定距离D3对应于“第三设定距离”。
(效果)
接着,记述第一实施方式的主要部分的效果。
(1)第一实施方式的车辆位置推定装置检测在车辆的周围存在的目标的 位置,并检测车辆的移动量,基于所检测到的移动量,存储目标的位置作为 物体位置数据。另外,在地图数据库14中预保存有含有目标的位置的地图信 息,通过将目标位置数据和地图信息对照,来推定车辆的自身位置。另外, 根据车辆的移动量,检测车辆的转弯地点Pt1。而且,保持从当前位置Pn到 设定距离D1的范围、及从转弯地点Pt1到回溯了设定距离D2的地点[Pt1 -D2]的范围的目标位置数据。
这样,由于保持从当前位置Pn到设定距离D1、及从转弯地点Pt1到回 溯了设定距离D2的地点[Pt1-D2]的目标位置数据,因此能够以转弯地点 Pt1为基点将目标位置数据和地图信息对照,唯一地推定自身位置。另外,由 于删除或间拔的是其以外比地点[D1-Pt1]及地点[Pt1-D2]更靠前的目标位 置数据,因此,能够抑制目标位置数据的数据量增大,且能够适当地调节。
(2)第一实施方式的车辆位置推定装置检测转弯角度θt成为设定角度θ1 以上的地点作为转弯地点Pt,在从当前位置Pn回溯了设定距离D1的范围内, 目标位置检测部31检测到的目标数N越少,使设定角度θ1越小。
这样,通过目标数N越少,使设定角度θ1越小,能够在更多的地点设定 转弯地点Pt1,保持目标位置数据的部位增多,能够使保持的目标数增多。既 能够增大可确保自身位置的推定精度的目标位置数据,又能够使存储其以外 的目标位置数据的数据量减少。
(3)第一实施方式的车辆位置推定装置检测转弯角度θt成为设定角度θ1 以上的地点作为转弯地点Pt,从当前位置Pn回溯,行驶车道为直线,且直线 距离L越长,使设定角度θ1越小。
这样,由于通过直线距离L越长,使设定角度θ1越小,容易在从当前位 置Pn回溯而更靠跟前的地点检测转弯地点Pt1,由此,能够易保持成为行进 方向的基准的目标,因此,能够使存储目标位置数据的数据量减少。另外, 能够减轻里程坐标系的累积误差,且能够抑制自身位置的推定精度降低。
(4)第一实施方式的车辆位置推定装置在从转弯地点Pt1回溯了设定距 离D2的范围内,目标位置检测部31检测到的目标数N越少,使设定距离 D2越长。
这样,通过目标数N越少而使设定距离D2越长,易在从当前位置Pn回 溯而更靠跟前的地点检测转弯地点Pt1,因此,能够使存储目标位置数据的数 据量减少。
(5)第一实施方式的车辆位置推定装置检测设定区间[(Pp-α)~(Pp +α)]中的平均转弯角度θtAVE成为设定角度θ2以上的设定区间内的地点作 为转弯地点Pt1。
这样,在平均转弯角度θtAVE成为设定角度θ2以上时,通过检测候补转 弯地点Pp作为最终的转弯地点Pt1,能够降低基于曲折运动行驶的误判断, 能够容易且正确地判定转弯地点。
(6)第一实施方式的车辆位置推定装置根据车辆的行进方向的变化,检 测转弯地点Pt1。
这样,通过根据车辆的行进方向的变化计算出转弯角度θt,且检测转弯 地点Pt1,能够减轻里程坐标系的累积误差的影响、还有回避障碍物时的那种 姿势变化的影响,能够正确地检测转弯地点Pt1。
(7)第一实施方式的车辆位置推定装置删除或间拔比从当前位置Pn回 溯了设定距离D3的地点[Pn-D3]更靠前的目标位置数据。
这样,通过删除或间拔比地点[Pn-D3]更靠前的目标位置数据,能够 抑制目标位置数据的数据量增大。
(8)第一实施方式的车辆位置推定方法检测在车辆的周围存在的目标的 位置,并检测车辆的移动量,基于所检测到的移动量,存储目标的位置作为 物体位置数据。另外,根据车辆的移动量,检测车辆的转弯地点Pt1。而且, 保持从当前位置Pn到设定距离D1的范围、及从转弯地点Pt1到回溯了设定 距离D2的地点[Pt1-D2]的范围的目标位置数据。另外,从地图数据库14 中取得含有目标的位置的地图信息,通过将所存储的目标位置数据、及地图 信息的目标的位置进行对照,来推定车辆的自身位置。
这样,由于保持从当前位置Pn到设定距离D1、及从转弯地点Pt1到回 溯了设定距离D2的地点[Pt1-D2]的目标位置数据,因此,能够以转弯地 点Pt1为基点将目标位置数据和地图信息对照,而唯一地推定自身位置。另 外,由于删除或间拔的是其以外比地点[D1-Pt1]及地点[Pt1-D2]更靠前的 目标位置数据,因此,能够抑制目标位置数据的数据量增大,且能够适当地 调节。
以上,参照有限数量的实施方式进行了说明,但请求的范围并不局限于 此,基于上述公开的实施方式的变化对于本领域技术人员来说是不言自明的。
符号说明
11 车辆位置推定装置
12 雷达装置
13 摄像机
14 地图数据库
15 传感器组
16 控制器
21 车辆
22 路面
23 路缘石
24 通行区分线
31 目标位置检测部
32 移动量检测部
33 目标位置存储部
34 转弯地点检测部
35 自身位置推定部

Claims (9)

1.一种车辆位置推定装置,其特征在于,具备:
目标位置检测部,其检测在车辆的周围存在的目标的位置;
移动量检测部,其检测所述车辆的移动量;
目标位置存储部,其基于由所述移动量检测部检测到的移动量,存储由所述目标位置检测部检测到的目标的位置作为目标位置数据;
地图信息取得部,其取得含有所述目标的位置的地图信息;
自身位置推定部,其通过将所述目标位置存储部存储的目标位置数据、及由所述地图信息取得部取得的地图信息的目标的位置进行对照,来推定所述车辆的自身位置;
转弯地点检测部,其根据所述车辆的移动量,检测所述车辆的转弯地点,
所述目标位置存储部至少保持从当前位置回溯了预定的第一设定距离的范围的所述目标位置数据、及从所述转弯地点回溯了预定的第二设定距离的范围的所述目标位置数据。
2.如权利要求1所述的车辆位置推定装置,其特征在于,
所述转弯地点检测部检测车辆的转弯角度成为预定的第一设定角度以上的地点作为所述转弯地点,
在从当前位置回溯了所述第一设定距离的范围内,所述目标位置检测部检测到的所述目标越少,使所述第一设定角度越小。
3.如权利要求1或2所述的车辆位置推定装置,其特征在于,
所述转弯地点检测部检测车辆的转弯角度成为预定的第一设定角度以上的地点作为所述转弯地点,
从当前位置回溯,行驶车道为直线,且直线距离越长,使所述第一设定角度越小。
4.如权利要求1或2所述的车辆位置推定装置,其特征在于,
在从所述转弯地点回溯了所述第二设定距离的范围内,所述目标位置检测部检测到的所述目标越少,所述目标位置存储部使所述第二设定距离越长。
5.如权利要求1所述的车辆位置推定装置,其特征在于,
所述转弯地点检测部检测含有车辆的转弯角度成为第一设定角度以上的地点的预定的设定区间中的、平均转弯角度成为预定的第二设定角度以上的设定区间内的地点,并作为所述转弯地点。
6.如权利要求2所述的车辆位置推定装置,其特征在于,
所述转弯地点检测部检测含有车辆的转弯角度成为第一设定角度以上的地点的预定的设定区间中的、平均转弯角度成为预定的第二设定角度以上的设定区间内的地点,并作为所述转弯地点。
7.如权利要求1或2所述的车辆位置推定装置,其特征在于,
所述转弯地点检测部基于车辆的行进方向的变化,检测转弯地点。
8.如权利要求1或2所述的车辆位置推定装置,其特征在于,
所述目标位置存储部删除比从当前位置回溯了预定的第三设定距离的地点更靠前的所述目标位置数据。
9.一种车辆位置推定方法,其特征在于,
目标位置检测部检测在车辆的周围存在的目标的位置,
移动量检测部检测所述车辆的移动量,
目标位置存储部基于由所述移动量检测部检测到的移动量,存储由所述目标位置检测部检测到的目标的位置作为目标位置数据,
转弯地点检测部根据所述车辆的移动量,检测所述车辆的转弯地点,
所述目标位置存储部至少保持从当前位置回溯了预定的第一设定距离的范围的所述目标位置数据、及从所述转弯地点回溯了预定的第二设定距离的范围的所述目标位置数据,
地图信息取得部取得含有所述目标的位置的地图信息,
自身位置推定部通过将所述目标位置存储部存储的目标位置数据、及由所述地图信息取得部取得的地图信息的目标的位置进行对照,来推定车辆的自身位置。
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