CN114910082A - 自身位置推定装置 - Google Patents

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Abstract

一种自身位置推定装置，被配置为基于本车辆的行为来依次推定所述本车辆的位置，并被配置为通过参照存在于所述本车辆的周边的地标来校正所述推定出的位置，该自身位置推定装置包括：计算部，被配置为基于所述本车辆的位移的误差来计算关于自身位置的指标；以及变更部，被配置为基于所述指标来变更用于确定所述地标的判定基准。

Description

自身位置推定装置
技术领域
本发明涉及被配置为推定车辆的自身位置的自身位置推定装置。
背景技术
作为此种装置，例如提出了一种确定存在于本车辆的周边的物体(以下，适当称为“地标”)，并基于所述确定出的物体的绝对坐标来推定本车辆的位置的装置(参照日本特开2015－152991)。
在车辆确定地标的情况下，首先以车辆的当前的位置(即，推定出的自身位置)为基准来推定由车载摄像机等检测到的一个物体的位置。然后，在所述一个物体的推定位置与数据库中所包括的一个地标的位置的偏离量为规定值以下的情况下，上述一个物体被确定为是上述一个地标。
再者，车辆有时会受到例如路面的凹凸、风等干扰的影响。在车辆受到了干扰的影响的情况下，有时会由于推定出的自身位置与实际的位置偏离而难以确定地标。就是说，有时对应于一个地标的物体的推定位置与所述一个地标的位置的偏离量会比规定值大而难以确定地标。在上述的日本特开2015－152991所记载的技术中，关于这一点有改进的余地。
发明内容
本发明提供一种即使在车辆受到干扰的影响的情况下也能适当地推定自身位置的自身位置推定装置。
本发明的第一方案是自身位置推定装置。所述自身位置推定装置被配置为基于本车辆的行为来依次推定所述本车辆的位置，并被配置为通过参照存在于所述本车辆的周边的地标来校正所述推定出的位置。所述自身位置推定装置包括：计算部，被配置为基于所述本车辆的位移的误差来计算关于自身位置的指标；以及变更部，被配置为基于所述指标来变更用于确定所述地标的判定基准。
在所述第一方案中，也可以是，所述自身位置推定装置包括：检测部，被配置为经由外传感器来检测所述地标的位置，该外传感器被配置为感测所述本车辆的周边的状况。也可以是，所述计算部被配置为除了基于所述位移的误差之外，还基于由所述检测部实施的所述地标的位置检测的误差来计算所述指标。
在所述第一方案中，也可以是，所述自身位置推定装置包括：确定部，被配置为在所述地标的位置与和通过数据库示出的所述地标对应的候选的位置的差分为通过所述判定基准示出的阈值以下的情况下，将所述地标与所述候选建立对应，由此来确定所述地标。也可以是，所述变更部被配置为在由所述确定部确定出所述地标的情况下将所述判定基准初始化。
在所述第一方案中，也可以是，所述自身位置推定装置包括：确定部，被配置为在所述地标的位置与和通过数据库示出的所述地标对应的候选的位置的差分为通过所述判定基准示出的阈值以下的情况下，将所述地标与所述候选建立对应，由此来确定所述地标。也可以是，所述变更部被配置为在由所述确定部确定出所述地标的情况下减小所述阈值。
在所述第一方案中，也可以是，所述计算部被配置为根据作为感测所述本车辆的状况的内传感器的车轮速度传感器、转向角传感器、陀螺仪传感器以及加速度传感器中的至少一个传感器的输出来计算所述本车辆的位移。
根据上述第一方案即使在车辆受到干扰的影响的情况下也能适当地推定车辆的位置。
附图说明
以下，参照附图，对本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义进行说明，其中，相同的附图标记表示相同的元件，其中：
图1是用于说明车辆行驶的概念的图。
图2是用于说明实施方式的匹配的概念的图。
图3是表示实施方式的自身位置推定装置的构成的框图。
图4是表示实施方式的自身位置推定装置的动作的流程图。
图5A是表示可靠度与匹配范围的关系的一个例子的图。
图5B是表示可靠度与匹配范围的关系的一个例子的图。
具体实施方式
参照图1至图4对自身位置推定装置的实施方式进行说明。在此，作为一个例子举出推定通过自动驾驶功能在停车场内自主行驶的车辆1的位置的自身位置推定装置100。
(位置推定的概要)
首先，参照图1和图2对由实施方式的自身位置推定装置100实施的车辆1的位置的推定方法的概要进行说明。
停车场例如有平面停车场、多层停车场、地下停车场等多个形态。在多层停车场、地下停车场中，由于构造物(例如柱子、顶棚)难以接收从人造卫星发射的信号，因此无法利用使用了GNSS(Global Navigation Satellite System：全球导航卫星系统)等人造卫星的定位系统来精度良好地推定车辆1的位置。
因此，自身位置推定装置100在停车场中使用作为基于车辆1的行为来推定位置的方法的航位推算法来推定车辆1的位置。在航位推算法中，基于感测车辆1的动作状况(换言之，行为)的内传感器的输出来求出微小期间Δt的车辆1的位移。然后，通过将求出的位移与上述微小期间Δt的开始时的车辆1的位置相加来推定微小期间Δt后的车辆1的位置。
具体而言，若将时刻T1中的车辆1的位置设为(x1，y1)，则从时刻T1起经过了微小期间Δt1后的车辆1的位置表示为(x1+Δxt1，y1+Δyt1)，其中，将微小期间Δt1的车辆1的位移设为(Δxt1，Δyt1)。上述微小期间Δt1后又经过了微小期间Δt2后的车辆1的位置表示为(x1+Δxt1+Δxt2，y1+Δyt1+Δyt2)，其中，将微小期间Δt2的车辆1的位移设为(Δxt2，Δyt2)。
在基于内传感器的输出而求出的车辆1的位移中例如存在由内传感器的误差、位移的运算方法的误差等引起的误差。因此，经过越长时间，通过航位推算法推定出的车辆1的位置的误差越大。
此外，车辆1例如受到路面的凹凸、风等干扰的影响。当车辆1受到干扰的影响时，例如即使基于内传感器的输出的运算表明车辆1正在直行，实际上车辆1有时也会在横向上偏移。就是说，有时通过航位推算法推定出的车辆1的位置与实际的车辆1的位置会偏离。
因此，通过航位推算法推定出的车辆1的位置与实际的车辆1的位置的偏离可能会经过越长时间越大。因此，自身位置推定装置100参照其位置(例如，绝对坐标)已知的地标来校正通过航位推算法推定出的车辆1的位置。
具体而言，设为以时刻T1中的车辆1的位置(x1，y1)为基准，通过航位推算法推定出的时刻T2中的车辆1的位置是(x1+Δxt1+……+Δxtn，y1+Δyt1+……+Δytn)。另一方面，在时刻T2检测到其位置为(X，Y)的地标的情况下，自身位置推定装置100求出相对于所述地标的位置(X，Y)的车辆1的位置(在此设为“x2，y2”)。自身位置推定装置100将通过航位推算法推定出的时刻T2中的车辆1的位置校正(换言之，置换)为相对于地标的位置的车辆1的位置(x2，y2)。
如此，自身位置推定装置100参照地标来校正通过航位推算法推定出的车辆1的位置，由此抑制推定出的车辆1的位置与实际的车辆1的位置的偏离变大。需要说明的是，上述内传感器可以是车轮速度传感器、转向角传感器、陀螺仪传感器以及加速度传感器中的至少一个传感器。
在图1中，箭头A示出针对车辆1计划的行驶路线。点示出车辆1的实际的轨迹的一个例子。设为在所述行驶路线的周围存在地标LM1、LM2以及LM3。在该情况下，如上所述，自身位置推定装置100基于内传感器的输出(换言之，车辆1的行为)来依次推定车辆1的位置，并且参照地标LM1、LM2以及LM3中的至少一个来校正车辆1的位置。其结果是，车辆1能基于由自身位置推定装置100推定出的位置，沿着计划的行驶路线自行行驶。
在此，对地标的确定方法进行说明。自身位置推定装置100例如经由摄像机、雷达、LiDAR(Light Detection and Ranging：激光雷达)等感测车辆1的周边的状况的外传感器来检测地标的位置。此时检测到的地标的位置是以自身位置推定装置100推定出的车辆1的位置为基准的相对位置。需要说明的是，可以将现有的各种方案应用于经由外传感器的地标的位置的检测方法，因此省略对其详情的说明。
自身位置推定装置100基于上述检测到的地标的位置从例如地图信息等数据库所示的多个地标确定与上述检测到的地标对应的一个地标。具体而言，自身位置推定装置100首先基于车辆1的位置来从数据库提取存在于车辆1的周边的一个或多个关于地标的信息。需要说明的是，关于地标的信息中例如包括地标的位置、辨别信息等。将被提取了信息的一个或多个地标称为“地标候选”。
自身位置推定装置100接着求出上述检测到的地标的位置与一个或多个地标候选的位置的差分(换言之，偏离量)。接下来，自身位置推定装置100将上述差分与预先确定的阈值进行比较。此时，自身位置推定装置100在上述差分为上述阈值以下的情况下，判定为上述检测到的地标与一个地标候选对应。另一方面，自身位置推定装置100在上述差分比上述阈值大的情况下，判定为上述检测到的地标与一个地标候选不对应。自身位置推定装置100通过进行这样的判定来确定与上述检测到的地标对应的一个地标。
在本实施方式中，将自身位置推定装置100判定为上述检测到的地标与一个地标候选对应的情况适当称为“匹配成立”。此外，将自身位置推定装置100判定为上述检测到的地标与一个地标候选不对应的情况适当称为“匹配不成立”。
参照图2视觉性地对上述的判定进行说明。在图2中，例如由以地标LM1(相当于上述的“地标候选”)为中心的虚线圆C包围的范围相当于上述阈值以下的范围(换言之，虚线圆C的半径的大小相当于上述阈值的大小)。因此，如果自身位置推定装置100检测到的地标的位置在虚线圆C的内部，则可以说上述差分为阈值以下。
具体而言，例如，在自身位置推定装置100检测到的地标的位置是图2的符号m1所示的位置的情况下，符号m1所示的位置在虚线圆C的内部，因此自身位置推定装置100判定为上述检测到的地标与地标LM1对应。另一方面，在上述检测到的地标的位置是图2的符号m2所示的位置的情况下，符号m2所示的位置在虚线圆C的外部，因此自身位置推定装置100判定为上述检测到的地标与地标LM1不对应(即，将两者识别为不同的对象)。在本实施方式中，将图2的由虚线圆C包围的范围适当称为“匹配范围”。
如上所述，车辆1受到干扰的影响。并且，有时由自身位置推定装置100检测到的地标与数据库所示的与检测到的地标原本应对应的地标会由于干扰而匹配不成立。在匹配不成立的期间(换言之，地标没有被确定的期间)，通过航位推算法推定出的车辆1的位置不被校正。因此，在匹配不成立的期间，推定出的车辆1的位置的误差逐渐增大。
因此，如果不采取任何对策，车辆1可能会在大幅偏离计划的行驶路线(参照图1的箭头A)的位置自行行驶，或者自行行驶本身可能会变得困难。
因此，自身位置推定装置100基于通过航位推算法推定出的车辆1的位移的误差来计算关于车辆1的位置的指标(以下，适当称为“可靠度”)。然后，自身位置推定装置100基于可靠度来变更匹配范围(换言之，上述的阈值)。具体而言，可靠度越低，自身位置推定装置100越扩大匹配范围(换言之，增大上述的阈值，即，放宽阈值)。
在此，参照图3对自身位置推定装置100的构成进行说明。在图3中，自身位置推定装置100被配置为具备：地图信息接收部11、地图信息储存部12、车辆移动量推定部13、地标检测部14、可靠度推定部15、地图对照部16、废弃判定部17以及自身位置推定部18。地图信息接收部11、地图信息储存部12、车辆移动量推定部13、地标检测部14、可靠度推定部15、地图对照部16、废弃判定部17以及自身位置推定部18可以分别被配置为逻辑上实现的处理块，也可以分别被配置为物理上实现的处理电路。地图信息接收部11、地图信息储存部12、车辆移动量推定部13、地标检测部14、可靠度推定部15、地图对照部16、废弃判定部17以及自身位置推定部18例如可以分别由微处理器和储存有程序的存储器构成，也可以通过微处理器执行程序来发挥功能。
地图信息接收部11被配置为能与停车场管制中心20通信。停车场管制中心20在车辆1泊车于停车场时以及车辆1从停车场出库时，经由地图信息分发部22来将关于储存于数据库21的停车场地图的至少一部分和车辆1应行驶的路线(相当于上述的“计划的行驶路线”)的信息发送到自身位置推定装置100。需要说明的是，发送到自身位置推定装置100的停车场地图中可以包括例如各地标的位置(相当于上述的“地标候选的位置”)、各泊车空间的满空信息、限制信息(例如单向通行等)等。
地图信息接收部11接收从停车场管制中心20发送的停车场地图等。地图信息储存部12储存地图信息接收部11接收到的停车场地图。车辆移动量推定部13基于车辆1的内传感器的输出来推定微小时间中的车辆1的移动量(换言之，位移)。需要说明的是，关于车辆1的移动量的推定方法，可以应用现有的技术，因此省略对其详情的说明。地标检测部14通过车辆1的外传感器来检测地标的位置(例如，相对于车辆1的地标的相对位置)。
可靠度推定部15计算可靠度。具体而言，每次车辆移动量推定部13推定车辆1的移动量时，可靠度推定部15获取关于推定的误差(例如，内传感器的误差、推定方法的误差等)。此外，每次地标检测部14检测地标时，可靠度推定部15获取关于检测的误差(例如，外传感器的误差、检测方法的误差等)。然后，可靠度推定部15根据获取到的多个误差的误差值的分布来求出误差方差。可靠度推定部15基于所述求出的误差方差来计算可靠度。在此，设为上述误差方差越大，“可靠度”越低。
可靠度推定部15进而基于计算出的可靠度来设定匹配范围(即，上述的阈值)。具体而言，可靠度推定部15将匹配范围设定为计算出的可靠度越低则匹配范围越宽，换言之，将匹配范围设定为计算出的可靠度越高则匹配范围越窄。
可靠度推定部15将设定的匹配范围发送到地图对照部16。需要说明的是，可以考虑例如自身位置推定装置100的技术规格、地标的配置间隔等来适当设定基于可靠度将匹配范围变更到哪种程度。此外，可靠度推定部15根据上次推定出的车辆1的位置和由车辆移动量推定部13本次推定出的移动量来更新车辆1的位置。
地图对照部16基于上述更新后的车辆1的位置来将由地标检测部14检测到的地标的位置变换为绝对坐标，或者将地图信息中所包括的地标的位置变换为相对于车辆1的相对坐标。其后，地图对照部16判定由地标检测部14检测到的地标的位置与地图信息中所包括的地标的位置的差分是否为与通过可靠度推定部15设定的匹配范围相当的阈值以下。
废弃判定部17基于地图对照部16的对照结果来判定是否废弃由地标检测部14得到的检测结果。具体而言，废弃判定部17在由地图对照部16判定为上述差分比上述阈值大的情况下，判定为废弃由地标检测部14得到的检测结果。其原因是在该情况下，匹配不成立，因此由地标检测部14检测到的地标没有被确定。就是说，这是因为无法将由地标检测部14检测到的地标用于车辆1的位置的推定。
在由废弃判定部17判定为废弃由地标检测部14得到的检测结果的情况下，自身位置推定部18基于由车辆移动量推定部13推定的车辆1的移动量(换言之，通过航位推算法)来推定车辆1的位置。另一方面，在由废弃判定部17判定为不废弃由地标检测部14得到的检测结果的情况下，自身位置推定部18参照由地标检测部14得到的检测结果(即，由地标检测部14检测到的地标)来推定(校正)车辆1的位置。
接着，参照图4的流程图对自身位置推定装置100的动作进行说明。在图4中，地标检测部14检测存在于车辆1的周边的地标的位置(步骤S101)。可靠度推定部15与步骤S101的处理并行地或在其前后地基于由车辆移动量推定部13推定出的车辆1的移动量来更新车辆1的位置(步骤S102)。
可靠度推定部15与步骤S102的处理并行地更新误差方差(步骤S103)。可靠度推定部15基于更新后的误差方差来计算可靠度。然后，可靠度推定部15基于可靠度来设定匹配范围(步骤S104)。
地图对照部16判定由地标检测部14检测到的地标是否在关于由地图信息示出的一个地标候选的匹配范围(参照图2)内(步骤S105)。就是说，在该步骤S105的处理中，地图对照部16判定上述检测到的地标的位置与上述一个地标候选的位置的差分是否为与上述匹配范围相当的阈值以下。
在步骤S105的处理中，在判定为上述检测到的地标在匹配范围内的情况下，即匹配成立的情况下(步骤S105：是)，自身位置推定部18与地图信息进行匹配，推定车辆1的位置(步骤S106)。在该步骤S106的处理中，自身位置推定部18例如将上述检测到的地标的位置置换为由对应的(换言之，匹配成立了的)地标的地图信息示出的位置，并推定相对于所述地标的车辆1的位置。
其后，可靠度推定部15更新误差方差(步骤S107)。具体而言，可靠度推定部15仅根据地标检测部14检测到本次地标时的关于检测的误差来求出误差方差。然后，可靠度推定部15将在步骤S103的处理中更新后的误差方差置换为(即，更新为)所述求出的误差方差。
在步骤S105的处理中，在判定为上述检测到的地标不在匹配范围内的情况下，即匹配不成立的情况下(步骤S105：否)，自身位置推定部18不参照地图信息(换言之，地标)而通过航位推算法来推定车辆1的位置(步骤S108)。
在此，参照图5A和图5B对可靠度与匹配范围的关系进行说明。例如如图5A所示，可以是，在可靠度与匹配范围的关系是匹配范围维持在初始值直到可靠度降低到某种程度为止那样的关系的情况下，当在上述步骤S107的处理中误差方差被更新时，下次推定车辆1的位置时的匹配范围成为初始值。就是说，可以是，当由地标检测部14检测到的地标被确定时，匹配范围被初始化。
或者，在可靠度与匹配范围的关系是例如图5B所示那样的关系的情况下，下次推定车辆1的位置时的匹配范围根据在上述步骤S107的处理中更新后的误差方差而变小。就是说，当由地标检测部14检测到的地标被确定时，匹配范围变小。
需要说明的是，从抑制地标的误确定的观点出发，理想的是如图5A以及图5B所示，对匹配范围设置上限值。
(技术效果)
在自身位置推定装置100中，基于可靠度来变更匹配范围。因此，当误差方差由于匹配不成立而变大(即，可靠度降低)时，匹配范围变宽。因此，即使在由地标检测部14检测到的地标的位置与通过地图信息示出的对应的地标的位置的偏离量比较大的情况下，也容易匹配成立(即，地标容易被确定)。其结果是，即使在车辆1由于干扰而在从计划的行驶路线(例如参照图1的箭头A)相对偏离的位置自行行驶的情况，也能使车辆1恢复到上述行驶路线。就是说，根据所述自身位置推定装置100，即使在车辆1受到干扰的影响的情况下，也能适当地推定车辆1的位置。
上述的地标例如可以是AR(Augmented Reality：增强现实)标记。出现于AR标记的图案与存在于自然界的图案(例如直线)明显不同，因此与采用例如泊车空间的框线、停止线等线段作为地标的情况相比，能抑制地标的误检测。除此之外，AR标记的配置的自由度较高，因此在实践上非常有利。
以下对从以上说明的实施方式中导出的发明的各种方案进行说明。
发明的一方案的自身位置推定装置是基于本车辆的行为来依次推定所述本车辆的位置，并且参照存在于所述本车辆的周边的地标来校正所述推定出的位置的自身位置推定装置，其具备：计算部，基于所述本车辆的位移的误差来计算关于自身位置的指标；以及变更部，基于所述指标来变更用于确定所述地标的判定基准。
在上述的实施方式中，“可靠度推定部15”相当于“计算部”和“变更部”的一个例子。在上述的实施方式中，“可靠度”相当于“关于自身位置的指标”的一个例子，“匹配范围”相当于“判定基准”的一个例子。
可以是，所述自身位置推定装置具备：检测部，经由感测所述本车辆的周边的状况的外传感器来检测所述地标的位置，所述计算部除了基于所述位移的误差之外，还基于所述检测部对所述地标的位置检测的误差来计算所述指标。在上述的实施方式中，“地标检测部14”相当于“检测部”的一个例子。
可以是，所述自身位置推定装置具备：确定部，在所述地标的位置与和通过数据库示出的所述地标对应的候选的位置的差分为通过所述判定基准示出的阈值以下的情况下，将所述地标与所述候选建立对应，由此来确定所述地标，所述变更部在由所述确定部确定出所述地标的情况下将所述判定基准初始化。在上述的实施方式中，“地图对照部16”相当于“确定部”的一个例子，“地图信息”相当于“数据库”的一个例子。
可以是，所述自身位置推定装置具备：确定部，在所述地标的位置与和通过数据库示出的所述地标对应的候选的位置的差分为通过所述判定基准示出的阈值以下的情况下，将所述地标与所述候选建立对应，由此来确定所述地标，所述变更部在由所述确定部确定出所述地标的情况下减小所述阈值。
可以是，所述计算部根据作为感测所述本车辆的状况的内传感器的车轮速度传感器、转向角传感器、陀螺仪传感器以及加速度传感器中的至少一个传感器的输出来计算所述本车辆的位移。
本发明不限于上述的实施方式，可以在不违反从权利要求书和说明书整体读取的发明的主旨或思想的范围内适当变更，伴随这种变更的自身位置推定装置也包括在本发明的技术的范围内。

Claims (5)

1.一种自身位置推定装置，被配置为基于本车辆的行为来依次推定所述本车辆的位置，并被配置为通过参照存在于所述本车辆的周边的地标来校正推定出的所述位置，该自身位置推定装置的特征在于，包括：
计算部，被配置为基于所述本车辆的位移的误差来计算关于自身位置的指标；以及
变更部，被配置为基于所述指标来变更用于确定所述地标的判定基准。
2.根据权利要求1所述的自身位置推定装置，其特征在于，还包括：
检测部，被配置为经由外传感器来检测所述地标的位置，该外传感器被配置为感测所述本车辆的周边的状况，
其中，所述计算部被配置为除了基于所述位移的误差之外，还基于由所述检测部实施的所述地标的位置检测的误差来计算所述指标。
3.根据权利要求2所述的自身位置推定装置，其特征在于，还包括：
确定部，被配置为在所述地标的位置与和通过数据库示出的所述地标对应的候选的位置的差分为通过所述判定基准示出的阈值以下的情况下，将所述地标与所述候选建立对应，由此来确定所述地标，
其中，所述变更部被配置为在由所述确定部确定出所述地标的情况下将所述判定基准初始化。
4.根据权利要求2所述的自身位置推定装置，其特征在于，还包括：
确定部，被配置为在所述地标的位置与和通过数据库示出的所述地标对应的候选的位置的差分为通过所述判定基准示出的阈值以下的情况下，将所述地标与所述候选建立对应，由此来确定所述地标，
其中，所述变更部被配置为在由所述确定部确定出所述地标的情况下减小所述阈值。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的自身位置推定装置，其特征在于，
所述计算部被配置为根据作为感测所述本车辆的状况的内传感器的车轮速度传感器、转向角传感器、陀螺仪传感器以及加速度传感器中的至少一个传感器的输出来计算所述本车辆的位移。
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