CN113795726A - 自身位置修正方法及自身位置修正装置 - Google Patents

Abstract

自身位置修正方法及自身位置修正装置将与车辆的前后方向平行的轴的坐标作为纵坐标，并将基于从登记在地图数据上的物体目标的位置所具有的纵坐标的值减去由检测部检测的物体目标的位置所具有的纵坐标的值得到的纵向修正量而设定的修正量，与车速相加来计算修正后车速，依次累计根据修正后车速和车辆的横摆率计算出的车辆的移动量来推定车辆的位置，由此，修正地图数据上的车辆的位置。

Description

自身位置修正方法及自身位置修正装置

技术领域

本发明涉及一种自身位置修正方法及自身位置修正装置。

背景技术

提案有如下的车辆位置修正装置，即、基于利用导航卫星测量的车辆位置生成车辆的位置轨迹，通过比较车辆行驶的行驶车道和位置轨迹的形状，计算出车辆位置的位置修正量(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017－58235号公报

根据专利文献1记载的技术，通过在表示地图数据上的车辆的当前位置的位置信息上加上位置修正量，对该位置信息进行修正。因此，在对被控制为在规定的轨迹上行驶的车辆(例如，自动驾驶车辆)的位置信息进行修正时，在位置修正量大的情况下，有可能因位置信息的修正而导致车辆的转向角急剧变化，有可能给乘员带来不安感。这样的位置修正引起的转向角的急剧变化，例如在车辆在弯道行驶中的情况下容易产生。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种自身位置修正方法及自身位置修正装置，在修正车辆的位置信息时，能够抑制由位置修正引起的转向角的急剧变化，同时，能够修正车辆的位置信息。

为了解决上述问题，本发明的一方式的自身位置修正方法和自身位置修正装置将与车辆的前后方向平行的轴的坐标作为纵坐标，并将基于从登记在地图数据上的物体目标的位置所具有的纵坐标的值减去由检测部检测的物体目标的位置所具有的纵坐标的值得到的纵向修正量而设定的修正量，与车速相加来计算修正后车速，依次累计根据修正后车速和车辆的横摆率计算出的车辆的移动量来推定车辆的位置，由此，修正地图数据上的车辆的位置。

发明的效果

根据本发明，在修正以在规定的轨迹上行驶的方式被控制的车辆的位置信息时，能够抑制由位置修正引起的转向角的急剧变化，同时，能够修正车辆的位置信息。

附图说明

图1是表示具有本发明的一实施方式的自身位置修正装置的自身位置推定装置的结构的框图。

图2是表示本发明的一实施方式的自身位置修正的处理顺序的流程图。

图3是说明与车辆的位置相关的纵向修正量的示意图。

图4是说明与车辆的位置相关的横向修正量的示意图。

图5是说明弯道中的车辆的转向角的变化情况的示意图。

具体实施方式

接着，参照附图详细说明本发明的实施方式。在说明中，对相同的部分标注相同的符号并省略重复说明。

[自身位置修正装置的结构]

图1是表示具有本实施方式的自身位置修正装置的自身位置推定装置的结构的框图。如图1所示，自身位置推定装置具备：地图获取装置51、GPS接收机53、雷达55、摄像机57、车速传感器71、惯性测量传感器73、控制器100、输出部91。

在此，GPS接收机53、雷达55、摄像机57、车速传感器71、惯性测量传感器73搭载在车辆上，但地图获取装置51、控制器100、输出部91可以搭载在车辆上，也可以设置在车辆的外部。地图获取装置51、GPS接收机53、雷达55、摄像机57、车速传感器71、惯性测量传感器73、输出部91通过有线或无线的通信路径与控制器100连接。

地图获取装置51获取表示车辆行驶的道路的结构的地图数据。地图获取装置51获取的地图数据中包含车道的绝对位置、车道的连接关系、相对位置关系等道路结构的信息。另外，在地图获取装置51获取的地图数据中，也可以包含停车场、加油站等设施信息。此外，地图数据中可以包含信号机的位置信息、信号机的类别等。地图获取装置51可以具有存储了地图数据的地图数据库，也可以通过云计算从外部的地图数据服务器获取地图数据。另外，地图获取装置51也可以使用车车间通信、路车间通信来获取地图数据。

GPS接收机53通过接收来自GPS(全球定位系统)卫星的电波，检测地面上车辆的位置。

雷达55向车辆的周围发射电波，通过测量其反射波，检测道路标识或建筑物等车辆周围的立体物。

摄像机57拍摄车辆的周围，获取拍摄了车辆周围的白线或停止线等的图像。

以下，将GPS接收机53、雷达55、摄像机57统称为检测部。这里列举的例子是检测部的一例，并不限于这些例子。例如，作为检测部，也可以是未图示的激光雷达(LiDAR)。

车速传感器71检测车辆的车速。另外，车速传感器71可以根据车辆的车轮的旋转速度检测车速，也可以通过多普勒效应等检测相对于车辆行驶的道路的相对速度。

惯性测量传感器73由检测施加在车辆上的加速度的加速度传感器、检测车辆的旋转角速度的旋转角加速度传感器或陀螺传感器以及检测车辆的方位的磁场传感器等构成。特别地，惯性测量传感器73检测车辆的横摆率。

输出部91输出后述的控制器100的处理结果。例如，输出部91对未图示的自动驾驶装置输出进行了自身位置修正后的车辆的位置。

控制器100(控制部或处理部的一例)是具备CPU(中央处理装置)、存储器以及输入输出部的通用的微型计算机。在控制器100中安装有用于作为自身位置修正装置发挥功能的计算机程序(自身位置修正装置程序)。通过执行计算机程序，控制器100作为多个信息处理电路(110、120、130、140、150、160)发挥功能。

另外，在此，表示通过软件实现自身位置修正装置所具备的多个信息处理电路(110、120、130、140、150、160)的例子。但是，也可以准备用于执行以下所示的各信息处理的专用硬件，构成信息处理电路(110、120、130、140、150、160)。另外，多个信息处理电路(110、120、130、140、150、160)也可以由单独的硬件构成。进而，信息处理电路(110、120、130、140、150、160)也可以兼用作与车辆相关的其他控制中使用的电子控制单元(ECU)。

控制器100包括物体目标识别部110、纵向修正量计算部120、横向修正量计算部130、车速修正部140、积分部150和横向位置修正部160，作为多个信息处理电路(110、120、130、140、150、160)。

物体目标识别部110识别作为用于确定车辆的位置的基准的物体目标，并且计算识别出的物体目标与车辆之间的相对位置关系。

作为物体目标识别部110的示例，可以列举基于GPS接收器53的位置识别部。除此之外，作为物体目标识别部110的例子，有由雷达55或未图示的激光雷达(LiDAR)检测道路标识或建筑物等车辆周围的立体物(静止物体)的地标识别部、基于由摄像机57拍摄的图像识别车辆周围的白线的白线识别部、检测停止线的停止线识别部等。

另外，以下将白线或停止线等车辆周围的道路上的显示或道路标识、建筑物等车辆周围的立体物等静止的目标物记载为物体目标。

特别地，物体目标识别部110将与车辆的前后方向平行的轴的坐标作为纵坐标，计算由检测部检测出的物体目标的位置所具有的纵坐标的值作为第一观测值。另外，物体目标识别部110将与车辆的宽度方向平行的轴的坐标设为横坐标，计算由检测部检测出的物体目标的位置所具有的横坐标的值作为第二观测值。

另外，将由纵坐标和横坐标定义的坐标系称为车辆坐标系。车辆坐标系与用于表示登记在地图数据中的位置信息的地图坐标系不同，但如果确定了车辆在地图坐标系中的位置和方位以及车辆在车辆坐标系中的位置，则地图坐标系和车辆坐标系可以通过坐标变换(基于平行移动和旋转移动的变换)相互关联。即，通过使用坐标变换，能够将由地图坐标系表示的位置信息变换为车辆坐标系中的位置信息。

纵向修正量计算部120对于由物体目标识别部110识别出的物体目标，从由地图获取装置51获取的地图数据中，提取在地图数据中登记的位置信息，对提取出的位置信息进行坐标变换，计算出识别出的物体目标的位置所具有的纵坐标的值作为第一登记值。然后，纵向修正量计算部120通过从第一登记值减去第一观测值来计算纵向修正量。

使用图3说明纵向修正量的计算。图3是说明与车辆的位置相关的纵向修正量的示意图。在图3中，推定为车辆位于点P1。

在此，在地图数据上，被登记为位于位置TG1的物体目标被物体目标识别部110识别为位于位置TG2。比较位置TG1和位置TG2，在位于位置P1的车辆的车辆坐标系中，位置TG2位于在纵坐标上比位置TG1接近点P1Δx的位置。

这意味着，车辆位于点P1的推定中包含误差，实际上，车辆位于点Q1，该点Q1是在纵坐标上比点P1向车辆的前方(或者车辆的行进方向，图中的x轴方向)前进了Δx的点。因此，Δx作为用于将车辆的位置P1修正为位置Q1的纵向修正量而被使用。

此外，对能够通过纵向修正量计算部120计算出纵向修正量的时间进行标注。典型地，在能够识别位于车辆的前方或后方的物体目标的时间，计算纵向修正量。但是，存在位于车辆的前方或后方的物体目标被在车辆周围行驶的其他车辆遮挡而无法识别的情况。在这种情况下，不能计算出纵向修正量。

横向修正量计算部130对于由物体目标识别部110识别出的物体目标，从由地图获取装置51获取的地图数据中，提取登记在地图数据中的位置信息，对提取出的位置信息进行坐标变换，计算出识别出的物体目标的位置所具有的横坐标的值作为第二登记值。然后，横向修正量计算部130通过从第二登记值减去第二观测值来计算横向修正量。

使用图4说明横向修正量的计算。图4是说明与车辆的位置相关的横向修正量的示意图。在图4中，推定为车辆位于道路的宽度方向的中央TR的点P1。

在此，由物体目标识别部110识别道路的白线的结果是，识别为从登记在地图数据中的位置沿着车辆的宽度方向向右侧偏离Δy的位置处存在白线。

这意味着车辆位于点P1的推定中包含误差，实际上，车辆位于点Q1，该点Q1在横坐标上在车辆的宽度方向左侧(图中的y轴方向)比点P1前进Δy。因此，Δy作为用于将车辆的位置P1修正为位置Q1的横向修正量而被使用。

此外，对能够通过横向修正量计算部130计算出横向修正量的时间进行标注。典型地，在能够识别位于车辆侧方的物体目标的时间，计算横向修正量。与位于车辆前方或后方的物体目标相比，位于车辆侧方的物体目标被在车辆周围行驶的其他车辆遮挡而无法识别的情况较少。因此，具有能够计算横向修正量的时间比能够计算纵向修正量的时间多的趋势。

此外，在存在多个由物体目标识别部110识别的物体目标的情况下，纵向修正量计算部120也可以计算识别出的各物体目标的纵向修正量，并计算出多个纵向修正量的平均值作为代表性的纵向修正量。同样地，横向修正量计算部130也可以对识别出的各物体目标计算横向修正量，计算出多个横向修正量的平均值作为代表性的横向修正量。

车速修正部140基于纵向修正量，设定相对于由车速传感器71检测出的车速的修正量。

例如，车速修正部140也可以如下设定修正量Δv，使得纵向修正量Δx越大，将相对于车速的修正量Δv除以车速v后的值(Δv/v)设定得越大。

车速修正部140也可以如下设定修正量Δv，使得Δv/v随着纵向修正量Δx变大而阶梯性地增加(在纵向修正量Δx小于规定值的情况下，设定Δv/v＝1％，在纵向修正量Δx为规定值以上的情况下，设定Δv/v＝10％等)。

车速修正部140也可以如下设定Δv，使得Δv/v随着纵向修正量Δx变大而连续地增加。

另外，也可以对纵向修正量Δx乘以正的规定系数α来设定修正量Δv(即，Δv＝α·Δx)。

车速修正部140将如上所述设定的修正量与由车速传感器71检测出的车速相加，计算出修正后车速。

累计部150使用航位推算(Dead Reckoning)的方法，推定地图数据上的车辆的位置。即，基于车辆的车速以及横摆率，计算规定的时间间隔期间的车辆的移动量(矢量成分)，依次累计计算出的移动量，由此，推定地图数据上的车辆的位置。即，以某个过去的时刻的车辆的位置为起点，从该过去的时间朝向当前的时刻，对车辆的每单位时间的移动量进行时间积分，由此推定当前的时刻的地图数据上的车辆的位置。

另外，在一般的航位推算中，根据由车速传感器71检测的车速和由惯性测量传感器73检测的车辆的横摆率，计算车辆的移动量。另一方面，在本实施方式的累计部150中，代替使用由车速传感器71检测的车速，而使用在车速修正部140中计算出的修正后车速，计算车辆的移动量。

在此，在将时间间隔设为Δt的情况下，由于使用修正后车速即算出车辆的移动量，所以在进行航位推算的过程中的1次的移动量上加上Δv·Δt的修正量。当将在进行航位推算的过程中计算出的多个移动量的每一个上相加的修正量Δv·Δt相加时，随着移动量被依次累计，相加后的修正量的大小逐渐接近纵向修正量Δx。因此，在通过航位推算累计了足够个数的移动量之后，结束纵向修正量Δx的修正。

累计部150在完成1次的移动量的累计后，从纵向修正量减去1次的移动量所包含的修正量Δv·Δt，计算减法运算后的纵向修正量。减法运算后的纵向修正量用于车速修正部140中的下次以后的修正量的设定。

此外，累计部150也可以在纵向修正量为规定阈值以下的情况下，将纵向修正量与车辆的纵坐标的值相加，来修正车辆的位置。在此，考虑通过将纵向修正量与车辆的纵坐标的值相加而产生的转向角的突发性的变动对于乘员而言可忽略的水平，来确定规定阈值。

例如，在车辆的行驶预定路线为直线形状的情况下，即使将纵向修正量与车辆的纵坐标的值相加来修正车辆的位置，修正后的车辆的位置也不会大幅偏离行驶预定路线。因此，也可以在车辆的行驶预定路线的曲率半径小的情况下，将上述规定阈值设定得小，在车辆的行驶预定路线的曲率半径大的情况下，将上述规定阈值设定得大。

横向位置修正部160将横向修正量与车辆的横坐标的值相加，修正车辆的位置。

基于横向位置修正部160的横向修正量的车辆位置的修正与基于车速修正部140及累计部150的处理的纵向修正量的车辆位置的修正不同。具体而言，基于纵向修正量的车辆位置的修正是进行车速的修正，与此相对，基于横向修正量的车辆位置的修正是直接对车辆的位置进行的。

由于能够计算横向修正量的时刻具有比能够计算纵向修正量的时刻多的趋势，所以基于横向修正量的车辆的位置的修正具有比基于纵向修正量的车辆的位置的修正更容易频繁地进行的趋势，与纵向修正量相比，横向修正量难以变大。另外，由于车辆的宽度方向的车速比车辆的前后方向的车速小，所以与纵向修正量相比，横向修正量有难以增大的趋势。因此，即使直接对车辆的位置进行基于横向修正量的车辆的位置的修正，产生转向角的急剧变化的可能性也小。

[自身位置修正装置的处理顺序]

接着，参照图2的流程图说明本实施方式的自身位置修正装置的自身位置修正的处理顺序。图2所示的自身位置修正的处理在车辆的点火开关接通时开始，在点火开关接通的期间反复执行。

在步骤S01中，物体目标识别部110识别作为用于确定车辆位置的基准的物体目标，并计算识别出的物体目标与车辆之间的相对位置关系。

在步骤S03中，纵向修正量计算部120计算纵向修正量，横向修正量计算部130计算横向修正量。

在步骤S05中，车速修正部140基于纵向修正量，设定相对于检测到的车速的修正量，将修正量与检测到的车速相加，计算修正后车速。

在步骤S07中，累计部150使用计算出的修正后车速计算车辆的移动量，累计移动量，推定车辆的位置。

在步骤S09中，横向位置修正部160将横向修正量与车辆的横坐标的值相加，修正车辆的位置。

在步骤S11中，输出部91输出进行了修正后的车辆的位置。

[实施方式的效果]

如以上详细说明的那样，本实施方式的自身位置修正方法及自身位置修正装置在依次累计车辆的移动量来推定地图数据上的车辆的位置时，将与车辆的前后方向平行的轴的坐标作为纵坐标，并将基于从登记在地图数据上的物体目标的位置所具有的纵坐标的值减去由检测部检测出的物体目标的位置所具有的纵坐标的值而得到的纵向修正量而设定的修正量与车速相加来计算修正后车速，依次累计根据修正后车速和车辆的横摆率计算出的车辆的移动量来推定车辆的位置，由此，修正地图数据上的车辆的位置。

由此，不会在车辆的纵坐标上直接加上纵向修正量，因此，能够抑制由位置修正引起的转向角的急剧变化。另一方面，在进行航位推算时，通过车速的修正量在车辆的纵坐标上加上修正量，随着移动量被依次累计，相加后的修正量的大小接近纵向修正量，因此，能够可靠地进行车辆的位置的修正。

代替在车辆的纵坐标上直接加上纵向修正量，通过经由车速的修正量在车辆的纵坐标上加上修正量，从而抑制转向角的急剧变化的原理能够通过图3及图5进行说明。例如，如图3所示，假设推定为车辆位于点P1的状况。基于位于点P1的车辆的车速和横摆率，计算在进行航位推算的过程中的一次移动量，在规定的时间间隔之后，计算车辆从点P1向点P2移动。

在此，在将纵向修正量Δx直接与点P1的车辆的纵坐标相加的情况下(在航位推算的1次的步骤中，将纵向修正量Δx的全部与车辆的纵坐标相加的情况下)，车辆的位置从点P1修正为点Q1。但是，由于基于位于点P1的车辆的车速以及横摆率计算出的、进行航位推算的过程中的1次的移动量未被修正，所以在规定的时间间隔之后，计算为车辆从点Q1向点Q2移动。在此，以点P1为起点、以点P2为终点的矢量和以点Q1为起点、以点Q2为终点的矢量的大小和方向相同。

因此，在将纵向修正量Δx直接与点P1的车辆的纵坐标相加的情况下，在纵向修正量Δx大的情况下，修正后的车辆的位置成为从车辆本来应该行驶的路径(在图3中为路径TR)大幅偏离的点Q2，如图5的曲线C2所示，有可能产生转向角的急剧变化。在图5中，表示出了在时刻t1进行了纵向修正量的修正的结果，在从时刻t1到时刻t3，转向角急剧变化的情况。如曲线C2所示，转向角的时间变化率在时刻t1、时刻t2、时刻t3不连续。

另一方面，在经由车速的修正量在车辆的纵坐标上加上修正量的情况下，在航位推算的多次步骤中，分割纵向修正量Δx并与车辆的纵坐标相加，因此修正后的车辆的位置不会成为从车辆本来应该行驶的路径(在图3中为路径TR)大幅偏离的位置。

在通过车速的修正量在车辆的纵坐标上加上修正量的情况下，如图5的曲线C1所示，不产生转向角的急剧变化，抑制转向角的时间变化率不连续的情况。

另外，在本实施方式的自身位置修正方法及自身位置修正装置中，也可以是纵向修正量越大，将修正量除以车速的值设定得越大。由此，纵向修正量越大，或者车速越大，车速的修正量设定得越大，因此，能够抑制由位置修正引起的转向角的急剧变化，同时，能够缩短直到修正车辆的位置为止的时间。其结果，与将修正量设定为与纵向修正量的大小无关地使修正量除以车速的值成为一定的情况相比，能够在更短的时间内进行车辆的位置的修正。

进而，在根据本实施方式的自身位置修正方法和自身位置修正装置中，可以通过将纵向修正量乘以正的规定系数来设置修正量。由此，纵向修正量越大，车速的修正量被设定得越大，因此能够抑制由位置修正引起的转向角的急剧变化，同时，能够缩短直到修正车辆的位置为止的时间。另外，通过调整规定系数的大小，能够控制直到车辆的位置被修正为止的时间。

另外，在本实施方式的自身位置修正方法以及自身位置修正装置中，在纵向修正量为规定阈值以下的情况下，也可以将纵向修正量与车辆的纵坐标的值相加。由此，在预想为与乘员感觉到的水平相比，将纵向修正量直接与车辆的纵坐标相加时产生的转向角的变动足够小的情况下，能够基于纵向修正量直接修正车辆的位置，能够在更短的时间内修正车辆的位置。

进而，在本实施方式的自身位置修正方法和自身位置修正装置中，可以将平行于车辆宽度方向的轴的坐标作为横坐标，并将通过从登记在地图数据上的物体目标的位置所具有的横坐标的值减去由检测部检测到的物体目标的位置所具有的横坐标的值而得到的横向修正量，与车辆的横坐标的值相加。由此，能够与基于纵向修正量的车辆位置的修正相比，通过计算负荷少的方法，进行基于横向修正量的车辆位置的修正。另外，能够在短时间内进行基于横向修正量的车辆的位置的修正。

上述实施方式所示的各功能可以通过一个或多个处理电路来实现。处理电路包括被编程的处理器、电路等，还包括面向特定用途的集成电路(ASIC)这样的装置或配置成执行所记载的功能的电路构成要素等。

以上，按照实施方式说明了本发明的内容，但本发明并不限定于这些记载，对于本领域技术人员来说，可以进行各种变形和改进。构成该公开的一部分的论述以及附图不应理解为对本发明的限定。根据该公开，本领域技术人员能够明确各种代替实施方式、实施例及运用技术。

当然，本发明包括在此没有记载的各种实施方式等。因此，本发明的技术范围仅由根据上述说明并适当的权利请求范围的发明特定事项决定。

符号说明

51：地图获取装置

53：GPS接收机

55：雷达

57：摄像机

71：车速传感器

73：惯性测量传感器

91：输出部

100：控制器

110：物体目标识别部

120：纵向修正量计算部

130：横向修正量计算部

140：车速修正部

150：累计部

160：横向位置修正部

Claims (6)

1.一种自身位置修正方法，基于来自检测车辆周围的物体目标的检测部的测量结果，修正通过依次累计所述车辆的移动量而推定的地图数据上的所述车辆的位置，其特征在于，

将与所述车辆的前后方向平行的轴的坐标作为纵坐标，

将登记在所述地图数据上的所述物体目标的位置所具有的所述纵坐标的值作为第一登记值，

将由所述检测部检测的所述物体目标的位置所具有的所述纵坐标的值作为第一观测值，

基于从所述第一登记值减去所述第一观测值而得到的纵向修正量来设定修正量，

将所述修正量与所述车辆的车速相加，计算出修正后车速，

根据所述修正后车速和所述车辆的横摆率计算出所述车辆的所述移动量，

依次累计所述移动量来推定所述车辆的位置。

2.如权利要求1所述的自身位置修正方法，其特征在于，

所述纵向修正量越大，将所述修正量除以所述车速的值设定得越大。

3.如权利要求1或2所述的自身位置修正方法，其特征在于，

对所述纵向修正量乘以正的规定系数来设定所述修正量。

4.如权利要求1～3中任一项所述的自身位置修正方法，其特征在于，

在所述纵向修正量为规定阈值以下的情况下，将所述纵向修正量与所述车辆的所述纵坐标的值相加。

5.如权利要求1～4中任一项所述的自身位置修正方法，其特征在于，

将与所述车辆的宽度方向平行的轴的坐标作为横坐标，

将登记在所述地图数据上的所述物体目标的位置所具有的所述横坐标的值作为第二登记值，

将由所述检测部检测的所述物体目标的位置所具有的所述横坐标的值作为第二观测值，

将从所述第二登记值减去所述第二观测值而得到的横向修正量与所述车辆的所述横坐标的值相加。

6.一种自身位置修正装置，具备检测车辆周围的物体目标的检测部和控制器，对通过依次累计所述车辆的移动量而推定的地图数据上的所述车辆的位置进行修正，其特征在于，

所述控制器进行如下的控制，即、

将与所述车辆的前后方向平行的轴的坐标作为纵坐标，

将登记在所述地图数据上的所述物体目标的位置所具有的所述纵坐标的值作为第一登记值，

将由所述检测部检测的所述物体目标的位置所具有的所述纵坐标的值作为第一观测值，

基于从所述第一登记值减去所述第一观测值而得到的纵向修正量来设定修正量，

将所述修正量与所述车辆的车速相加，计算出修正后车速，

根据所述修正后车速和所述车辆的横摆率计算出所述车辆的所述移动量，

依次累计所述移动量来推定所述车辆的位置。

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