CN109383377B - 位置推测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种通过校正参数来进一步提高位置推测精度的位置推测装置。该位置推测装置包括:获取部,其获取与移动体的多个车轮的旋转有关的信息即多个车轮旋转信息、以及与对象物有关的对象物信息;以及推测部,其根据所述多个车轮旋转信息和预设的方向用参数,计算所述移动体的方向的变化即移动体方向偏差,并根据该移动体方向偏差计算所述移动体的方向,从而推测所述移动体的位置即移动体位置,并且,根据所述对象物信息,计算所述对象物相对于所述移动体的方向的变化即对象物方向偏差,并根据所述移动体方向偏差和所述对象物方向偏差来校正所述方向用参数。
Description
技术领域
本发明涉及一种位置推测装置。
背景技术
以往有为了对车辆等移动体进行驾驶辅助等,根据移动体的移动距离来推测位置的装置。这种装置在推测出的位置出现偏差时,对用于计算移动体的移动距离的距离用参数进行校正,由此校正位置。
专利文献1:日本特开2016-103158号公报
专利文献2:日本特开2010-269707号公报
发明内容
然而,还存在如下问题:仅校正移动体的距离用参数来推测出的位置,并不能满足驾驶辅助等用途。
本发明是鉴于上述问题而完成的,目的在于提供一种位置推测装置,其能够通过校正参数来进一步提高位置推测精度。
为了解决上述问题而达成目的,本发明的位置推测装置包括:获取部,其获取与移动体的多个车轮的旋转相关的信息即多个车轮旋转信息、以及与对象物相关的对象物信息;以及推测部,其根据上述多个车轮旋转信息和预设的方向用参数,计算上述移动体的方向的变化即移动体方向偏差,并根据该移动体方向偏差计算上述移动体的方向,从而推测上述移动体的位置即移动体位置,并且,根据上述对象物信息,计算上述对象物相对于上述移动体的方向的变化即对象物方向偏差,并根据上述移动体方向偏差和上述对象物方向偏差来校正上述方向用参数。
这样,位置推测装置根据移动体方向偏差计算移动体的方向来推测移动体位置,该移动体方向偏差是根据与车轮的旋转相关的车轮旋转信息计算出的移动体的方向的变化。位置推测装置根据对象物方向偏差校正方向用参数,该对象物方向偏差是根据移动体方向偏差和对象物信息计算出的对象物的方向的偏差。由此,与仅对用于计算移动距离的参数进行校正的情况相比,位置推测装置能够更高精度地计算移动体的方向,从而提高移动体位置的推测精度。
也可以是,本发明位置推测装置的上述推测部,根据上述多个车轮旋转信息和预设的距离用参数,计算上述移动体的移动距离即移动体移动距离,并且,根据上述对象物信息,计算上述对象物相对于上述移动体的移动距离即对象物移动距离,如果上述移动体的方向在从直行方向起预设的第1方向范围内,则根据上述移动体移动距离和上述对象物移动距离来校正上述距离用参数,如果上述移动体的方向在从直行方向起上述第1方向范围之外侧的第2方向范围外,则对上述方向用参数进行校正。
这样,由于位置推测装置在移动体移动距离的计算精度较高的大致为直行状态时,对距离用参数进行校正,因此能够提高距离用参数的校正精度。另外,位置推测装置对在直行状态下难以校正的方向用参数,在转弯状态下执行校正,从而能够提高方向用参数的校正精度。
也可以是,本发明的位置推测装置的上述推测部,如果上述移动体的方向在从直行方向起预设的上述第2方向范围外,而且上述移动体方向偏差的变化在预设的偏差范围内,则对上述方向用参数进行校正。
这样,位置推测装置在转弯状态时,而且在转向部大致固定而移动体以大致固定的转弯半径转弯的状态下,对方向用参数进行校正,因而能够进一步提高方向用参数的校正精度。
也可以是,本发明的位置推测装置的上述推测部,如果上述移动体的速度大小小于阈值速度,则对上述方向用参数或上述距离用参数进行校正。
这样,位置推测装置在对象物的检测精度较高的低速状态下,对参数进行校正,因而能够提高校正精度。
也可以是,本发明的位置推测装置的上述推测部,如果到上述对象物的距离小于预设的阈值距离,则对上述方向用参数或上述距离用参数进行校正。
这样,位置推测装置对距离计算精度较高的距离较近的对象物进行检测从而校正参数,因而能够提高校正精度。
也可以是,本发明的位置推测装置的上述推测部,根据变速部的切换后的预设的期间以外或区间以外的上述车轮旋转信息,校正上述方向用参数或上述距离用参数,上述变速部用于上述移动体的变速比的切换和前后行进方向的切换。
这样,位置推测装置根据在刚刚切换变速部后以外的、精度较高的移动体移动距离来校正参数,因而能够提高校正精度。
附图说明
图1是搭载有实施方式的位置推测系统的车辆的俯视图。
图2是表示实施方式的位置推测系统的整体结构的框图。
图3是用于说明位置推测装置的功能的功能框图。
图4是用于说明推测部采用的车辆移动距离计算方法的俯视图。
图5是用于说明推测部采用的车辆方向计算方法的俯视图。
图6是用于说明推测部对每一个轮速脉冲的移动距离进行的校正的俯视图。
图7是用于说明推测部对每一个轮速脉冲的移动距离进行的校正的俯视图。
图8是用于说明推测部对后轮车轴的长度进行的校正的俯视图。
图9是用于说明推测部对后轮车轴的长度进行的校正的俯视图。
图10是处理部执行的位置推测处理的流程图。
图11是用于说明推测部的对象物移动距离计算方法的变更方式的俯视图。
图12是用于说明推测部的对象物移动距离计算方法的变更方式的俯视图。
符号说明
10:车辆、13:车轮、20:位置推测系统、34:位置推测装置、74:获取部、76:推测部、80:位置推测程序、90:对象物、DDL:移动距离偏差、DL:车辆移动距离、DP:每一个轮速脉冲的移动距离(距离用参数)、Dθ:车辆方向偏差、ODL:对象物移动距离、ODθ:对象物方向偏差、PL:轮速脉冲变化量、PR:轮速脉冲变化量、Pθ:方向、SP:自车位置、TR:后轮车轴的长度(方向用参数)。
具体实施方式
在以下的示例性实施方式等中,对相同的结构要素赋予共同的符号,并适当省略重复的说明。
实施方式
图1是搭载有实施方式的位置推测系统的车辆10的俯视图。车辆10是移动体的一个示例。车辆10例如可以是以内燃机(发动机,未图示)作为驱动源的汽车(内燃机汽车),也可以是以电动机(马达,未图示)作为驱动源的汽车(电动汽车、燃料电池汽车等),还可以是以这两者作为驱动源的汽车(混合动力汽车)。而且,车辆10可以搭载各种变速装置,还可以搭载用于驱动内燃机或电动机所需的各种装置(系统、部件等)。此外,对车辆10中与车轮13的驱动有关的装置的方式、数量以及布置等,可以进行各种设定。
如图1所示,车辆10具备:车身11;多个(本实施方式中为4个)车轮13FL、13FR、13RL、13RR;1个或多个(本实施方式中为4个)拍摄部14a、14b、14c、14d;1个或多个(本实施方式中为2个)测距部16a、16b;以及多个(本实施方式中为2个)轮速传感器18L、18R。在无需区分车轮13FL、13FR、13RL、13RR的情况下,记载为车轮13。在无需区分拍摄部14a、14b、14c、14d的情况下,记载为拍摄部14。在无需区分测距部16a、16b的情况下,记载为测距部16。在无需区分轮速传感器18L、18R的情况下,记载为轮速传感器18。
车身11构成供乘坐者乘坐的车室。车身11收纳或保持车轮13、拍摄部14、测距部16、轮速传感器18等。
车轮13FL设于车辆10的左前侧。车轮13FR设于车辆10的右前侧。车轮13RL设于车辆10的左后侧。车轮13RR设于车辆10的右后侧。前侧的2个车轮13FL、13FR作为改变车辆10的行进方向的转向轮而发挥功能。后侧的2个车轮13RL、13RR例如作为基于来自发动机或马达等的驱动力旋转的驱动轮而发挥功能。
拍摄部14例如是内置有CCD(Charge Coupled Device,电荷耦合器件)或CIS(CMOSImage Sensor,金属-氧化物-半导体图像传感器)等摄像元件的数码摄像头。拍摄部14将包含以规定的帧率生成的多个帧图像的动态图像或者静态图像的数据,作为拍摄图像的数据输出。拍摄部14分别具有广角镜头或鱼眼镜头,在水平方向上能够拍摄140°~190°的范围。拍摄部14的光轴设定成朝向斜下方。因此,拍摄部14输出包括周边的对象物和路面的对车辆10的周边进行拍摄而得到的拍摄图像的数据。拍摄图像是与对象物相关的对象物信息的一个示例。
多个拍摄部14分别设于车身11的周围,作为MVC(Multi View Camera,多视角摄像头)发挥功能。例如,拍摄部14a设于车身11前端部的左右方向上的中央部(例如,前保险杠)。拍摄部14a生成对车辆10前方的周边进行拍摄而得到的拍摄图像。拍摄部14b设于车身11后端部的左右方向上的中央部(例如,后保险杠)。拍摄部14b生成对车辆10后方的周边进行拍摄而得到的拍摄图像。拍摄部14c设于车身11左端部的前后方向上的中央部(例如,左侧外后视镜11a)。拍摄部14c生成对车辆10左方的周边进行拍摄而得到的拍摄图像。拍摄部14d设于车身11右端部的前后方向上的中央部(例如,右侧外后视镜11b)。拍摄部14d生成对车辆10右方的周边拍摄而得到的拍摄图像。
测距部16例如是声纳,其输出超声波等检测波,并捕捉由存在于车辆10周边的对象物反射的检测波。测距部16也可以是激光雷达,其输出并捕捉激光束等检测波。测距部16检测并输出与车辆10周边的对象物的方向以及到对象物的距离相关的信息、即测距信息。例如,作为测距信息,测距部16检测车辆10周边的对象物的方向、以及从发送检测波起至接收其为止的时间即发送接收时间。测距部16设于车辆10的外周部。具体而言,测距部16a设于车身11前端部的左右方向上的中央部(例如,前保险杠)。测距部16a检测并输出测距信息,该测距信息包括车辆10前方的对象物的方向、以及用于计算到对象物的距离的发送接收时间。测距部16b设于车身11后端部的左右方向上的中央部(例如,后保险杠)。测距部16b检测并输出测距信息,该测距信息包括车辆10后方的对象物的方向、以及用于计算到对象物的距离的发送接收时间。
轮速传感器18具有分别设于多个车轮13的附近的霍尔元件。轮速传感器18检测各车轮13的旋转量或每单位时间的转数。作为与多个车轮13的旋转相关的信息,轮速传感器18检测并输出表示与该旋转量或转数对应的轮速脉冲数的车轮旋转信息。具体而言,轮速传感器18L设于左后侧的车轮13RL附近。作为与车轮13RL的旋转相关的信息即车轮旋转信息,轮速传感器18L检测并输出车轮13RL的轮速脉冲数。轮速传感器18R设于左后侧的车轮13RR附近。作为与车轮13RR的旋转相关的信息即车轮旋转信息,轮速传感器18R检测并输出车轮13RR的轮速脉冲数。
图2是表示实施方式的位置推测系统20的整体结构的框图。位置推测系统20搭载于车辆10,为了车辆10的自动驾驶(包括半自动驾驶)等而推测自车位置。并且,位置推测系统20对用于推测自车位置的参数进行校正。
如图2所示,位置推测系统20具备拍摄部14、轮速传感器18、制动系统22、加速系统24、转向系统26、变速系统28、监控装置32、位置推测装置34和车内网络36。
拍摄部14将对车辆10周边进行拍摄而得到的拍摄图像输出至位置推测装置34。
轮速传感器18将检测到的车轮旋转信息输出至车内网络36。
制动系统22控制车辆10的减速。制动系统22具有制动部40、制动控制部42和制动部传感器44。
制动部40例如包括制动器以及制动踏板等,是用于使车辆10减速的装置。
制动控制部42例如是计算机,包括具有CPU(Central Processing Unit,中央处理单元)等硬件处理器的ECU(Electronic Control Unit,电子控制单元)等微电脑。制动控制部42基于来自位置推测装置34的指示来控制制动部40,从而控制车辆10的减速。
制动部传感器44例如是位置传感器,在制动部40为制动踏板的情况下,检测制动部40的位置。制动部传感器44将检测到的制动部40的状态输出至车内网络36。
加速系统24控制车辆10的加速。加速系统24具有加速部46、加速控制部48和加速部传感器50。
加速部46例如包括油门踏板等,是用于使车辆10加速的装置。
加速控制部48例如是计算机,包括具有CPU等硬件处理器的ECU等微电脑。加速控制部48基于来自位置推测装置34的指示来控制加速部46,从而控制车辆10的加速。
加速部传感器50例如是位置传感器,在加速部46为油门踏板的情况下,检测加速部46的位置。加速部传感器50将检测到的加速部46的位置的信息输出至车内网络36。
转向系统26控制车辆10的行进方向。转向系统26具有转向部52、转向控制部54和转向部传感器56。
转向部52例如包括手柄或方向盘等,是用于对车辆10的转向轮(例如,车轮13FL、13FR)进行操作的装置。
转向控制部54例如是计算机,包括具有CPU等硬件处理器的ECU等微电脑。转向控制部54基于来自位置推测装置34的指示转向角来控制转向部52,从而控制车辆10的行进方向。
转向部传感器56例如是包含霍尔元件等的角度传感器,其输出转向部52在旋转方向上的位置(例如,旋转角)。转向部传感器56将检测到的旋转角作为转向部52的位置的信息而输出至车内网络36。
变速系统28控制车辆10的变速比。变速系统28具有变速部58、变速控制部60和变速部传感器62。
变速部58例如包括变速杆等,是用于切换车辆10的变速比以及车辆10的前后行进方向的装置。
变速控制部60例如是计算机,包括具有CPU等硬件处理器的ECU等微电脑。变速控制部60基于来自位置推测装置34的指示来控制变速部58,从而控制车辆10的变速比或车辆10的前后行进方向。
变速部传感器62检测前进档、停车档以及倒车档等的变速部58的位置。变速部传感器62将检测到的变速部58的位置输出至车内网络36。
监控装置32设于车辆10的车室内的前围板(dash board)等。监控装置32具有显示部64、音频输出部66和操作输入部68。
显示部64基于位置推测装置34所发送的图像数据来显示图像。显示部64例如是液晶显示器(LCD:Liquid Crystal Display)或有机EL显示器(OELD:OrganicElectroluminescent Display,有机电致发光显示器)等显示装置。显示部64例如显示与停车辅助等驾驶辅助有关的图像。
音频输出部66基于位置推测装置34所发送的音频数据,来输出音频。音频输出部66例如是扬声器。音频输出部66例如输出与停车辅助等驾驶辅助有关的音频。
操作输入部68接受乘坐者的输入。操作输入部68例如是触控面板。操作输入部68设于显示部64的显示画面。操作输入部68构成为能够透视显示部64所显示的图像。由此,操作输入部68能够使乘坐者目视确认在显示部64的显示画面上所显示的图像。操作输入部68接受乘坐者通过触碰与显示部64的显示画面上所显示的图像对应的位置来输入的、与位置推测或驾驶辅助等有关的指示,并发送至位置推测装置34。操作输入部68例如接受与停车辅助等驾驶辅助有关的输入。另外,操作输入部68不限于触控面板,也可以是按钮等样式的硬件开关。
位置推测装置34是计算机,包括ECU(Electronic Control Unit,电子控制单元)等微电脑。位置推测装置34从拍摄部14获取拍摄图像的数据。位置推测装置34将基于拍摄图像等而生成的图像或声音的有关数据,发送至监控装置32。位置推测装置34将对驾驶者的指示以及给驾驶者的通知等的与图像或声音的有关数据,发送至监控装置32。位置推测装置34经由车内网络36获取拍摄图像和车轮旋转信息等信息,从而推测车辆10的位置、即自车位置。自车位置是移动体位置的一个示例。位置推测装置34经由车内网络36,根据自车位置来控制各系统22、24、26、28,从而对车辆10进行自动驾驶来辅助停车时等的驾驶。位置推测装置34具备CPU(Central Processing Unit,中央处理器)34a、ROM(Read OnlyMemory,只读存储器)34b、RAM(Random Access Memory,随机存取存储器)34c、显示控制部34d、音频控制部34e以及SSD(Solid State Drive,固态硬盘)34f。CPU34a、ROM34b和RAM34c可以集成在同一封装内。
CPU34a是硬件处理器的一个示例,读取ROM34b等非易失性存储装置中所存储的程序,并遵循该程序来执行各种运算处理和控制。CPU34a例如执行用于推测自车位置的位置推测处理。
ROM34b存储各种程序以及执行各程序所需的参数等。RAM34c临时存储CPU34a上的运算所使用的各种数据。在位置推测装置34上进行的运算处理之中,显示控制部34d主要执行对拍摄部14所拍得的图像进行的图像处理、对显示于显示部64的显示用图像进行的数据转换等。在位置推测装置34上进行的运算处理之中,音频控制部34e主要执行对音频输出部66输出的音频进行的处理。SSD34f是可擦写的非易失性存储装置,即使在位置推测装置34的电源断开的情况下也保持数据。
车内网络36将轮速传感器18、制动系统22、加速系统24、转向系统26、变速系统28、监控装置32的操作输入部68与位置推测装置34,以互相之间能够收发信息的方式连接。
图3是用于说明位置推测装置34的功能的功能框图。如图3所示,位置推测装置34具备处理部70和存储部72。
处理部70例如作为CPU34a等的功能来加以实现。处理部70具备获取部74、推测部76和辅助部78。处理部70例如可以通过读取存储部72中所存储的位置推测程序80,来实现获取部74、推测部76和辅助部78的功能。获取部74、推测部76和辅助部78的一部分或全部也可以由包括ASIC(Application Specific Integrated Circuit,专用集成电路)的电路等硬件来构成。
获取部74通过车内网络36,从多个轮速传感器18L、18R获取多个车轮旋转信息。获取部74从多个拍摄部14分别获取包括对象物的图像等的拍摄图像的数据。获取部74从多个测距部16分别获取对象物的测距信息。获取部74从各传感器44、50、56、62获取制动部40、加速部46、转向部52和变速部58的位置信息。获取部74将获取的各信息输出至推测部76和辅助部78。
推测部76从获取部74获取由多个轮速传感器18L、18R检测出的多个车轮旋转信息,来推测自车位置。具体而言,推测部76根据多个车轮旋转信息和预设的距离用参数,计算车辆10的移动距离即车辆移动距离。例如,推测部76根据由轮速传感器18L检测出的车轮旋转信息所示的车轮13RL的轮速脉冲数的变化量与由轮速传感器18R检测出的车轮旋转信息所示的车轮13RR的轮速脉冲数的变化量的相加平均、以及距离用参数,计算车辆移动距离。推测部76根据多个车轮旋转信息和预设的方向用参数,计算车辆10的方向。例如,推测部76根据由轮速传感器18L检测出的车轮旋转信息所示的车轮13RL的轮速脉冲数的变化量与由轮速传感器18R检测出的车轮旋转信息所示的车轮13RR的轮速脉冲数的变化量的差值、以及方向用参数,计算车辆10的方向的变化即车辆方向偏差。推测部76根据该车辆方向偏差,计算车辆10的方向。推测部76根据车辆移动距离和车辆10的方向,推测车辆10的自车位置。推测部76将推测出的自车位置输出至辅助部78。
推测部76从获取部74获取拍摄部14所拍摄的拍摄图像,并根据车轮旋转信息和拍摄图像,对用于推测自车位置的距离用参数和方向用参数进行校正。例如,推测部76根据包含对象物的图像的多个拍摄图像,计算对象物相对于车辆10的移动距离、即对象物移动距离。推测部76根据车辆移动距离和对象物移动距离,校正距离用参数。推测部76根据包含对象物的图像的多个拍摄图像,计算对象物相对于车辆10的方向的变化、即对象物方向偏差。推测部76根据车辆方向偏差和对象物方向偏差,校正方向用参数。推测部76将校正后的距离用参数和方向用参数,作为新的距离用参数和方向用参数存储到存储部72。另外,在多次校正了距离用参数和方向用参数的情况下,推测部76可以将各自的平均值或中值作为经校正的学习后的新的参数存储到存储部72。推测部76在将新的距离用参数和方向用参数存储到存储部72后,使用该新的距离用参数和方向用参数来推测自车位置。另外,推测部76在自动驾驶期间或手动驾驶期间的任一期间都可以对参数执行校正。
此时,本实施方式的推测部76在满足预设的校正条件时对用于推测自车位置的参数执行校正。进而,推测部76根据用于校正距离用参数的距离用校正条件和用于校正方向用参数的方向用校正条件,决定对距离用参数或方向用参数的哪一个进行校正。
具体而言,在满足以下的第1、第2、第3和第4校正条件中的任一个的情况下,推测部76对距离用参数或方向用参数进行校正。换言之,在不满足以下的第1、第2、第3和第4校正条件中的任何一个条件的情况下,推测部76不对参数进行校正。
第1校正条件:车辆移动距离大于预设的阈值移动距离
第2校正条件:从车辆10到对象物的距离小于预设的阈值距离
第3校正条件:在切换变速部58后的预设的阈值切换范围外
第4校正条件:车速的大小小于预设的阈值速度
第1校正条件是用于实现如下情况的条件:通过使车辆移动距离比较大,从而提高车辆移动距离的计算精度,提高校正精度。第2校正条件是用于实现如下情况的条件:通过对拍摄部14的分辨率较高的较近的对象物进行检测,从而提高校正精度。推测部76可以根据基于拍摄图像或测距信息计算出的到对象物的距离,来判断是否满足第2校正条件。第3校正条件中的变速部58的切换包括变速比的切换和前后方向的切换。第3校正条件中“阈值切换范围外”是指,在切换变速部58后的预设期间之外,或者预设区间之外。该期间是基于时间设定的,而该区间是基于距离设定的。第3校正条件可抑制如下情况:根据刚刚切换变速部58后的车轮旋转信息计算车辆移动距离,并根据该计算精度较低的车辆移动距离进行校正。因此,第3校正条件是用于实现如下情况的条件:根据车辆移动距离的计算精度较高的、切换变速部58后的阈值切换范围外的车轮旋转信息,校正距离用参数或方向用参数,由此提高校正精度。推测部76可以根据由变速部传感器62检测出的变速部58的位置信息,来判断是否满足第3校正条件。第4校正条件是用于实现如下情况的条件:通过在对象物的检测精度较高的低速状态下进行校正,从而提高校正精度。推测部76可以根据从车轮旋转信息所示的轮速脉冲数计算出的车速,来判断是否满足第4校正条件。
进而,在满足了车辆移动距离的计算精度较高的下述第1距离用校正条件的情况下,推测部76对距离用参数进行校正。
第1距离用校正条件:车辆10的方向在从直行方向起预设的第1方向范围内
第1距离用校正条件是用于实现如下情况的条件:在车辆移动距离的计算精度较高的直行状态下,校正距离用参数。推测部76可以在转向部52的转向角的大小小于预设的第1阈值转向角时,判断为在第1方向阈值范围内,即满足第1距离用校正条件。此外,推测部76在推测出的车辆方向偏差小于第1阈值方向偏差时,也可以判断为在第1方向范围内,即满足第1距离用校正条件。
在满足了车辆10的方向的计算精度较高的第1和第2方向用校正条件的情况下,推测部76对方向用参数进行校正。
第1方向用校正条件:车辆10的方向在从直行方向起预设的第2方向范围外
第2方向用校正条件:车辆方向偏差的变化在预设的偏差范围内
第1方向用校正条件是用于实现如下情况的条件:在能够计算车辆10的方向的转弯期间,校正方向用参数。第2方向范围在第1方向范围的外侧。推测部76可以在转向部52的转向角的大小为第2阈值转向角以上时,判断为在第2方向范围外,即满足第1方向用校正条件。第2阈值转向角只要在第1阈值转向角以上即可,也可以为相等。此外,推测部76也可以在推测出的车辆方向偏差为第2阈值方向偏差以上时,判断为在第2方向范围外,即满足第1方向用校正条件。第2阈值方向偏差只要在第1阈值方向偏差以上即可,也可以为相等。由于不可能有满足第1距离用校正条件和第1方向用校正条件这双方的情况,所以推测部76只执行满足条件的距离用参数的校正,或者方向用参数的校正。第2方向用校正条件是用于提高车辆10的方向的计算精度的、判断是否为车辆方向偏差大致固定、以固定的转弯半径转弯的条件。对第2方向用校正条件而言,若在转向部52的转向角的变化或车辆方向偏差的变化在预设的变化范围内,则可以判断为满足第2方向用校正条件。
辅助部78根据从获取部74获取的拍摄图像和测距信息,设定停车目标位置等目标位置以及至目标位置的路径。辅助部78根据推测部76推测出的自车位置,控制各系统22、24、26、28的控制部42、48、54、60,以使车辆10自动驾驶至目标位置。
存储部72作为ROM34b、RAM34c和SSD34f中至少一个的功能来加以实现。存储部72也可以设于外部的网络等。存储部72存储由处理部70执行的程序、执行程序所需的数据、以及通过执行程序而生成的数据等。存储部72例如存储由处理部70执行的位置推测程序80。存储部72存储为执行位置推测程序80所需的数值数据82,包括用于计算移动距离的距离用参数、用于计算车辆10的方向的方向用参数、以及用于判断校正条件的各种阈值等。存储部72临时存储通过执行位置推测程序80计算出的车辆移动距离、车辆10的方向、自车位置和目标位置等。
下面,对推测部76采用的车辆10的车辆移动距离DL的计算方法进行说明。图4是用于说明推测部76的车辆移动距离DL的计算方法的俯视图。车辆移动距离DL例如是自车位置SP的移动距离。自车位置SP例如是连结车辆10的后侧车轮13RL、13RR的后轮车轴AX的中心。图4的x轴和y轴可以适当设定,例如,可以将与辅助部78开始驾驶辅助时的车辆10的行进方向平行的方向设为x轴,将与x轴正交的方向设为y轴。这里,参照图4,对在从虚线框围着的时刻t到虚线框围着的时刻t+Δt的期间移动的、车辆10的车辆移动距离DL的计算进行说明。Δt例如可以是获取部74获取表示轮速脉冲数的车轮旋转信息的周期、或者推测部76计算车辆移动距离DL的周期。在转弯的状态下,车轮13的轨迹为圆弧,但由于车辆移动距离DL较短,这里视为近似于直线。
左后侧车轮13RL的车辆移动距离DLL可以用式(1)计算,该式(1)包含每一个轮速脉冲的移动距离DP、以及根据轮速传感器18L所输出的车轮旋转信息计算出的轮速脉冲变化量PL。每一个轮速脉冲的移动距离DP是距离用参数的一个示例。轮速脉冲变化量PL是轮速传感器18L在从时刻t到时刻t+Δt的期间检测出的车轮13RL的轮速脉冲数。
DLL=DP·PL……(1)
右后侧车轮13RR的车辆移动距离DLR可以用式(2)计算,该式(2)包含每一个轮速脉冲的移动距离DP、以及根据轮速传感器18R所输出的车轮旋转信息计算出的轮速脉冲变化量PR。轮速脉冲变化量PR是轮速传感器18R在从时刻t到时刻t+Δt的期间检测出的车轮13RR的轮速脉冲数。
DLR=DP·PR……(2)
自车位置SP的车辆移动距离DL可以视为车辆移动距离DLL和车辆移动距离DLR的相加平均值。因此,推测部76可以用包含轮速脉冲变化量PL、PR的相加平均值的式(3)来计算车辆移动距离DL。
DL=0.5·(DLL+DLR)=0.5·DP·(PL+PR)……(3)
接着,对推测部76采用的车辆10的时刻t+Δt时的方向Pθt+Δt的计算方法进行说明。图5是用于说明推测部76采用的车辆10的方向Pθt+Δt的计算方法的俯视图。这里,参照图4和图5,说明如下的方法:在计算图4所示的从虚线框围着的时刻t到虚线框围着的时刻t+Δt的期间移动的车辆10的方向的变化、即车辆方向偏差Dθ后,计算方向Pθt+Δt的方法。其中,图5是将时刻t与时刻t+Δt的左后侧的车轮13RL的中心重叠起来的图。
左后侧车轮13RL的车辆移动距离DLL与右后侧车轮13RR的车辆移动距离DLR之差即移动距离偏差DDL,可以用下式(4)来计算。
DDL=DP·(PR-PL)……(4)
因此,可以用式(5)计算车辆方向偏差Dθ,该式(5)包含根据车轮旋转信息所示的轮速脉冲变化量PR、PL能够计算出的左右的轮速脉冲量PL、PR的差值、以及后轮车轴AX的长度TR。后轮车轴AX的长度TR是方向用参数的一个示例。另外,式(5)是使用在车辆方向偏差Dθ足够小的情况下成立的近似式“Dθ=sinDθ”而导出的。
Dθ=DDL·TR=DP·(PR-PL)·TR……(5)
推测部76可以根据下式(6)来计算时刻t+Δt时的车辆10的方向Pθt+Δt,该式(6)包含车辆方向偏差Dθ和时刻t时的车辆10的方向Pθt。另外,在无需区别车辆10的方向Pθt+Δt和Pθt时,称为方向Pθ。
Pθt+Δt=Pθt+Dθ……(6)
推测部76根据计算出的车辆移动距离DL和方向Pθt+Δt,计算自车位置SP的x坐标和y坐标,由此进行推测。
下面,对推测部76进行的、用于计算车辆移动距离DL的距离用参数、即每一个轮速脉冲的移动距离DP的校正(以下称为“移动距离校正”)进行说明。图6和图7是用于说明推测部76对每一个轮速脉冲的移动距离DP进行的校正的俯视图。图6是时刻ta的俯视图,图7是时刻ta+Δt的俯视图。在图6和图7中,点划线框是拍摄部14(例如,拍摄部14d)正在拍摄的拍摄区域Ar。
如图6所示,在时刻ta时,车辆10在路面设有对象物90的场所向前行驶。对象物90例如是设于停车场路面上的区划线。在时刻ta+Δt时,车辆10行驶至图7所示的位置,此时对象物90相对于车辆10进行相对移动。将对象物90相对移动的距离设为对象物移动距离ODL。推测部76例如根据拍摄部14所拍摄的时刻ta的拍摄图像的对象物90的前端部90a的位置、以及时刻ta+Δt的拍摄图像的对象物90的前端部90a的位置,计算对象物移动距离ODL。在每一个轮速脉冲的移动距离DP准确时,自车位置SP的车辆移动距离DL与对象物移动距离ODL成为相同的值。因此,在自车位置SP的车辆移动距离DL与对象物移动距离ODL不同的情况下,当前的每一个轮速脉冲的移动距离DP含有误差。在这种情况下,推测部76根据含有左右的轮速脉冲变化量PL、PR的相加平均的式(7),计算新的每一个轮速脉冲的移动距离DP来进行校正。推测部76将校正后的新的每一个轮速脉冲的移动距离DP存储到存储部72。
DP=ODL/0.5·(PL+PR)……(7)
下面,对推测部76对后轮车轴AX的长度TR进行的校正(以下称为“方向用校正”)进行说明,该长度TR是用于计算车辆方向偏差Dθ和方向Pθ的方向用参数。图8和图9是用于说明推测部76对后轮车轴AX的长度TR进行的校正的俯视图。图8是时刻tb的俯视图,图9是时刻tb+Δt的俯视图。在图8和图9中,点划线框是拍摄部14(例如,拍摄部14d)正在拍摄的拍摄区域Ar。
如图8所示,将在时刻tb时的车辆10的方向与作为区划线的对象物90的延伸方向(参照粗线DR)之间的角度设为“θa”。之后,如图9所示,以将转向部52加以旋转的状态,车辆10从时刻tb行驶至时刻tb+Δt。将在时刻tb+Δt时的车辆10的方向与对象物90的方向(参照粗线DR)之间的角度设为“θb”。推测部76计算从时刻tb至时刻tb+Δt的对象物90相对于车辆10的方向变化、即对象物方向偏差ODθ(=θa-θb)。例如,推测部76可以根据拍摄部14所拍摄的时刻tb的拍摄图像的对象物90的方向、以及时刻tb+Δt的拍摄图像的对象物90的方向,计算对象物方向偏差ODθ。在后轮车轴AX的长度TR准确的情况下,车辆方向偏差Dθ与对象物方向偏差ODθ会成为相同的值。因此,在车辆方向偏差Dθ与对象物方向偏差ODθ不同时,当前的后轮车轴AX的长度TR含有误差。在这种情况下,推测部76根据含有左右的轮速脉冲变化量PL、PR的差值的下式(8),计算新的后轮车轴AX的长度TR来进行校正。其中,式(8)所含每一个轮速脉冲的移动距离DP是经移动距离用校正后的新的值。
TR=ODθ/DP·(PR-PL)……(8)
在通过方向用校正计算出了新的后轮车轴AX的长度TR后,推测部76根据上述的式(5),计算车辆方向偏差Dθ。推测部76可以根据含有新计算出的车辆方向偏差Dθ的式(6),来计算在时刻tb+Δt时的车辆10的方向Pθt+Δt。推测部76将校正后的新的后轮车轴AX的长度TR存储到存储部72。
图10是处理部70执行的位置推测处理的流程图。处理部70读取位置推测程序80来执行位置推测处理。
如图10所示,处理部70的获取部74判断是否为获取定时(S102)。获取定时是预设的值,可以适当设定。如果判断为不是获取定时(S102:否),则获取部74成为待机状态,重复进行步骤S102。如果判断为是获取定时(S102:是),则获取部74从拍摄部14作为对象物信息获取拍摄图像(S104)。获取部74通过车内网络36,从轮速传感器18获取表示轮速脉冲数的车轮旋转信息(S106)。获取部74将获取的对象物信息和车轮旋转信息输出至推测部76。
推测部76根据从获取部74获取的拍摄图像,检测停车场的区划线等对象物90的位置和方向(S108)。例如,如图6所示,推测部76可以根据拍摄图像来检测对象物90的前端部90a的位置。
推测部76根据含有从获取部74获取的车轮旋转信息的式(3),如图4所示,计算从上次获取车轮旋转信息时起的车辆移动距离DL(S110)。推测部76根据含有从获取部74获取的车轮旋转信息的式(5),如图4和图5所示,计算从上次获取车轮旋转信息时起的车辆方向偏差Dθ。推测部76根据含有该车辆方向偏差Dθ的式(6),计算车辆10的方向Pθ(S112)。推测部76根据车辆移动距离DL和车辆10的方向Pθ,计算并推测自车位置SP(S114)。此时,如果辅助部78正在进行自动驾驶,则推测部76将推测出的自车位置SP和车辆10的方向Pθ输出至辅助部78。辅助部78根据该自车位置SP和车辆10的方向Pθ,继续进行自动驾驶。
获取部74判断是否为下一个获取定时(S116)。如果判断为不是下一个获取定时(S116:否),则获取部74成为待机状态,重复进行步骤S116。如果判断为是下一个获取定时(S116:是),则获取部74从拍摄部14作为对象物信息获取下一个拍摄图像(S118),并且通过车内网络36,从轮速传感器18获取表示轮速脉冲数的下一个车轮旋转信息(S120)。获取部74将获取的对象物信息和车轮旋转信息输出至推测部76。
推测部76根据从获取部74获取的拍摄图像,检测与在步骤S108中检测的对象物90相同的对象物90的位置和方向(S122)。
推测部76根据从获取部74新获取的车轮旋转信息,计算从上次获取车轮旋转信息时起的车辆移动距离DL(S124)。推测部76根据从获取部74获取的车轮旋转信息,计算从上次获取车轮旋转信息时起的车辆方向偏差Dθ,然后计算车辆10的方向Pθ(S126)。推测部76根据车辆移动距离DL和方向Pθ,计算自车位置SP(S128)。此时,如果辅助部78正在进行自动驾驶,则推测部76将推测出的自车位置SP和车辆10的方向Pθ输出至辅助部78。
推测部76根据在步骤S124中计算出的车辆移动距离DL、从拍摄图像或测距信息计算出的到对象物90的距离、基于变速部传感器62检测出的位置信息的变速部58的切换、以及从车轮旋转信息计算出的车速,判断是否满足第1校正条件至第4校正条件中的任一个(S130)。如果判断为不满足任何校正条件(S130:否),则推测部76不校正作为距离用参数的每一个轮速脉冲的移动距离DP、以及作为方向用参数的后轮车轴AX的长度TR,再次重复进行步骤S102及其后的处理。
如果判断为满足任一个校正条件(S130:是),则推测部76根据转向部52的位置信息所示的转向角、或在步骤S126中计算出的车辆方向偏差Dθ,判断是否满足距离用校正条件(S132)。如果判断为不满足距离用校正条件(S132:否),则推测部76不校正距离用参数,而执行步骤S138及其后的处理。
如果判断为满足距离用校正条件(S132:是),则推测部76根据在步骤S108、S122中检测出的对象物的2个位置,计算对象物移动距离ODL(S134)。
推测部76根据含有在步骤S106、S120中获取的车轮旋转信息所示的左右的轮速脉冲变化量PL、PR的相加平均值、以及对象物90的移动距离即对象物移动距离ODL的上述式(7),执行移动距离用校正,计算作为移动距离用参数的每一个轮速脉冲的移动距离DP来进行校正(S136)。推测部76将校正后的新的距离用参数,存储到存储部72。
推测部76根据转向部52的位置信息所示的转向角、以及在步骤S126中计算出的车辆方向偏差Dθ,判断是否满足第1及第2方向用校正条件(S138)。如果判断为不满足第1及第2方向用校正条件(S138:否),则推测部76不校正方向用参数,而再次重复进行步骤S102及其后的处理。
如果判断为满足第1及第2方向用校正条件(S138:是),则推测部76根据在步骤S108、S122中检测出的对象物90的方向,计算对象物方向偏差ODθ(S140)。
推测部76根据含有车轮旋转信息所示的左右的轮速脉冲变化量PL、PR的差值、以及对象物方向偏差ODθ的式(8),执行方向用校正,计算作为方向用参数的后轮车轴AX的长度TR来进行校正(S142)。推测部76将校正后的新的方向用参数,存储到存储部72。
之后,处理部70重复执行步骤S102及其后的处理。
如上所述,位置推测装置34根据车辆方向偏差Dθ计算车辆10的方向Pθ来推测自车位置SP,该车辆方向偏差Dθ是根据表示车轮13的旋转的车轮旋转信息计算出的、车辆10的方向Pθ的变化。位置推测装置34根据车辆方向偏差Dθ和对象物方向偏差ODθ,校正作为方向用参数的后轮车轴AX的长度TR,该对象物方向偏差ODθ是根据对象物信息计算出的对象物90的方向Pθ的偏差。由此,与仅对用于计算车辆移动距离DL的距离用参数进行校正的情况相比,位置推测装置34能够更高精度地计算车辆移动距离DL和方向Pθ,从而提高自车位置SP的推测精度。其结果,位置推测装置34能够提高在辅助部78进行的停车辅助等驾驶辅助中到达目标位置的精度(例如,停车精度)。
位置推测装置34在车辆10的方向Pθ在从直行方向起的第1方向范围内,即车辆10大致直行时,对作为距离用参数的每一个车轮脉冲的移动距离DP进行校正。另一方面,如果车辆10的方向在第2方向范围外,即车辆10正在转弯,则位置推测装置34对方向用参数进行校正。这样,由于位置推测装置34在用于计算车辆移动距离DL的式(3)中利用的近似所造成的误差较小的、大致为直行状态时,对距离用参数进行校正,因此能够提高距离用参数的校正精度。而且,位置推测装置34对在直行状态下难以校正的方向用参数,在转弯状态下执行校正,从而能够提高方向用参数的校正精度。
位置推测装置34在车辆10的方向在从直行方向起的第2方向范围外,而且车辆方向偏差Dθ的变化在偏差范围内的情况下,对方向用参数进行校正。这样,位置推测装置34在转弯状态时、而且在转向部52大致固定而车辆10以大致固定的转弯半径转弯的状态下,对方向用参数进行校正,因而能够进一步提高方向用参数的校正精度。
位置推测装置34在车速小于阈值速度时,对方向用参数或距离用参数进行校正。这样,位置推测装置34在对象物90的检测精度较高的低速状态下,对参数进行校正,因而能够提高校正精度。
位置推测装置34在到对象物90的距离小于阈值距离时,对方向用参数或距离用参数进行校正。这样,位置推测装置34对距离计算精度较高的距离较近的对象物90进行检测从而校正参数,因而能够提高校正精度。
位置推测装置34根据在切换变速部58后的预设的期间以外或区间以外的车轮旋转信息来计算的、精度较高的车辆移动距离DL,校正方向用参数或距离用参数。这样,位置推测装置34根据精度较高的车辆移动距离DL来校正参数,因而能够提高校正精度。
变更方式
下面,对作为对象物的移动距离的对象物移动距离ODL的计算方法的其他方式进行说明。图11和图12是用于说明推测部76采用的对象物移动距离ODL计算方法的变更方式的俯视图。图11是时刻tc的俯视图,图12是时刻tc+Δt的俯视图。在图11所示的时刻tc时,车辆10在停车场的一对区划线即对象物90A、90B之间的停车区域上,向后行驶。在时刻tc+Δt,车辆10后退至图12所示的位置,则对象物90A、90B相对于车辆10进行相对移动。这里,将对象物90A、90B相对于车辆10进行相对移动的距离分别设为对象物移动距离ODLA、ODLB。推测部76根据拍摄部14c、14d的拍摄图像,确定对象物90A、90B的前端部90Aa、90Ba的位置,由此计算对象物移动距离ODLA、ODLB。推测部76根据对象物移动距离ODLA、ODLB,计算用于代入式(7)中的对象物移动距离ODL,该式(7)用于校正每一个轮速脉冲的移动距离DP。例如,推测部76可以计算对象物移动距离ODLA、ODLB的相加平均值(=(ODLA+ODLB)/2)作为对象物移动距离ODL。推测部76可以根据计算出的对象物移动距离ODL,与上述实施方式同样地,对每一个轮速脉冲的移动距离DP执行校正。另外,推测部76也可以通过3个以上的对象物90的对象物移动距离的相加平均,来计算用于代入式(7)中的对象物移动距离ODL。
上述的各实施方式的结构的功能、连接关系、个数、配置等,在发明的范围及其等同范围内可以适当地进行变更、删除等。也可以适当地对各实施方式进行组合。还可以适当地变更各实施方式的各步骤的顺序。
在上述实施方式中提出的是,推测部76在一个流程图中执行对车辆移动距离DL、车辆10的方向Pθ和自车位置SP的推测、以及对距离用参数和方向用参数的校正的示例,但并不限于此。例如,推测部76也可以使对车辆移动距离DL、车辆10的方向Pθ和自车位置SP的推测、与对距离用参数和方向用参数的校正在不同流程中处理。
在上述实施方式中,作为车轮旋转信息的示例,提出的是与轮速传感器18所检测到的轮速脉冲数对应的轮速脉冲信息,但车轮旋转信息不限于轮速脉冲信息。例如,车轮旋转信息也可以是与车轮的旋转相关的、与马达等驱动源的输出轴的旋转有关的信息。
在上述实施方式中提出的是,推测部76根据拍摄部14的拍摄图像来确定对象物90,从而计算对象物移动距离ODL的示例,但对象物移动距离ODL的计算方法不限于此。例如,推测部76也可以根据测距部16所检测到的测距信息来确定对象物90,从而计算对象物移动距离ODL。在这种情况下,使测距信息为对象物信息。在对象物90为障碍物等立体物的情况下,推测部76通过测距信息,能够更高精度地检测对象物90的位置。此外,推测部76也可以将拍摄图像和测距信息都作为对象物信息获取,由此确定对象物。
在上述实施方式中提出的是,在满足第1及第2方向用校正条件的情况下,推测部76对方向用参数进行校正的示例,但并不限于此。例如,也可以是,在满足第1及第2方向用校正条件中的任一个的情况下,推测部76对方向用参数进行校正。
在上述实施方式中提出的是,在满足第1至第4校正条件中的任一个的情况下,对距离用参数或方向用参数进行校正的示例,但并不限于此。例如,推测部76也可以根据下述第5及第6校正条件中的任一个来判断是否可以进行校正。
第5校正条件:在从驾驶辅助开始起预设阈值时间以内
第6校正条件:在停车辅助期间,车辆10的一部分已进入了停车区域内
第5及第6校正条件是能够高精度地检测对象物90的条件。推测部76也可以在满足第1至第4校正条件中的任一个、以及第5校正条件和第6校正条件中的任一个的情况下,对距离用参数或方向用参数进行校正。
在上述的参数校正中提出的是与参数的误差无关地进行校正的示例,但并不限于此。也可以是,在距离用参数的误差较大的情况下,例如,在车辆移动距离DL与对象物移动距离ODL的偏差大于预设的判断用阈值距离的情况下,推测部76执行距离用参数的校正。此外,也可以是,在方向用参数的误差较大的情况下,例如,在车辆方向偏差Dθ与对象物方向偏差ODθ的偏差大于预设的判断用阈值方向偏差的情况下,推测部76对方向用参数进行校正。
上述的校正条件、距离用校正条件和方向用校正条件可以适当变更。例如,可以将各条件中的“大于”变更为“以上”。此外,也可以将各条件中的“小于”变更为“以下”。“范围外”和“范围内”的词义可以包含范围的界限,也可以不包含其。
在上述实施方式中说明的是,将每一个轮速脉冲的移动距离DP作为距离用参数的示例,但距离用参数可以适当变更为用于从车轮13的旋转量或转数换算到移动距离的参数等。此外,在上述实施方式中说明的是,将后轮车轴AX的长度TR作为方向用参数的示例,但方向用参数可以适当变更为用于从车轮13的旋转量或转数换算到车辆10的方向的参数等。
在上述实施方式中说明的是包含辅助部78的位置推测装置34的示例,但也可以从位置推测装置34中去除辅助部78。
在上述实施方式中说明的是,将四轮的车辆10作为移动体的示例,但移动体并不限于车辆10。例如,移动体也可以是具有内燃机和电动机等驱动源,并具有由该驱动源旋转的多个车轮的车辆或飞机等。
Claims (6)
1.一种位置推测装置,其特征在于,包括:
获取部,其获取与移动体的多个车轮的旋转相关的信息即多个车轮旋转信息、以及与对象物相关的对象物信息;以及
推测部,其根据所述多个车轮旋转信息和预设的方向用参数,计算所述移动体的方向的变化即移动体方向偏差,并根据该移动体方向偏差计算所述移动体的方向,从而推测所述移动体的位置即移动体位置,并且,根据所述对象物信息,计算所述对象物相对于所述移动体的方向的变化即对象物方向偏差,并根据所述移动体方向偏差和所述对象物方向偏差来校正所述方向用参数。
2.根据权利要求1所述的位置推测装置,其特征在于:
所述推测部,
根据所述多个车轮旋转信息和预设的距离用参数,计算所述移动体的移动距离即移动体移动距离,并且,根据所述对象物信息,计算所述对象物相对于所述移动体的移动距离即对象物移动距离,
如果所述移动体的方向在从直行方向起预设的第1方向范围内,则根据所述移动体移动距离和所述对象物移动距离来校正所述距离用参数,
如果所述移动体的方向在从直行方向起所述第1方向范围之外侧的第2方向范围外,则对所述方向用参数进行校正。
3.根据权利要求2所述的位置推测装置,其特征在于:
所述推测部,如果所述移动体的方向在从直行方向起预设的所述第2方向范围外,而且所述移动体方向偏差的变化在预设的偏差范围内,则对所述方向用参数进行校正。
4.根据权利要求2或3所述的位置推测装置,其特征在于:
所述推测部,如果所述移动体的速度大小小于阈值速度,则对所述方向用参数或所述距离用参数进行校正。
5.根据权利要求2或3所述的位置推测装置,其特征在于:
所述推测部,如果到所述对象物的距离小于预设的阈值距离,则对所述方向用参数或所述距离用参数进行校正。
6.根据权利要求2或3所述的位置推测装置,其特征在于:
所述推测部,根据变速部的切换后的预设的期间以外或区间以外的所述车轮旋转信息,校正所述方向用参数或所述距离用参数,所述变速部用于所述移动体的变速比的切换和前后行进方向的切换。
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