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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Positionsschätzungseinrichtung und ein Positionsschätzungsverfahren.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Die internationale Veröffentlichung Nr.
WO 2017/037753 offenbart eine Technik zum Schätzen der Eigenposition eines Fahrzeugs. Die internationale Veröffentlichung Nr.
WO 2017/037753 offenbart „Die Position eines Ziels, das in der Umgebung eines Fahrzeugs vorhanden ist, wird festgestellt und der Betrag der Bewegung des Fahrzeugs wird festgestellt, um die Position des Ziels als Zielpositionsdaten basierend auf dem Betrag der Bewegung zu speichern. Auch wird ein Teil der Zielpositionsdaten gemäß dem Drehzustand des Fahrzeugs gruppiert und ein Anpassungsbereich der Gruppe wird basierend auf dem Betrag der Bewegung des Fahrzeugs eingestellt, wenn die Zielpositionsdaten festgestellt werden. Ferner werden Karteninformationen, die die Position des Ziels umfassen, erfasst und die Eigenposition des Fahrzeugs wird durch Vergleichen der Zielpositionsdaten und der Position des Ziels in den Karteninformationen basierend auf dem eingestellten Anpassungsbereich geschätzt.“
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Wenn in der Technik in der internationalen Veröffentlichung Nr.
WO 2017/037753 der Anpassungsbereich jeder Gruppe nicht streng eingestellt wird, würde die Genauigkeit der Eigenpositionsschätzung verringert. Auch treten, wenn das Fahrzeug dreht, Prozesse, wie beispielsweise Gruppieren und Einstellen des Anpassungsbereichs, auf, und somit wird die Verarbeitungslast erhöht.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Positionsschätzungseinrichtung und ein Positionsschätzungsverfahren bereitzustellen, die die Verringerung der Positionsschätzungsgenauigkeit am Zeitpunkt des Drehens leichter unterdrücken können.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst: eine erste Koordinatensystemdaten-Erfassungseinheit, die erste Koordinatensystemdaten erfasst, die eine Position eines Ziels durch Koordinaten in einem ersten Koordinatensystem angeben; eine zweite Koordinatensystemdaten-Erfassungseinheit, die zweite Koordinatensystemdaten erfasst, die eine Position eines Ziels, das in der Umgebung eines Positionsschätzungsobjekts vorhanden ist, durch Koordinaten in einem zweiten Koordinatensystem angeben, das basierend auf einer Position und einer Lage des Positionsschätzungsobjekts an einem vorbestimmten Anfangszeitpunkt eingestellt wird; eine Positionsschätzungseinheit, die das Ziel in den ersten Koordinatensystemdaten und das Ziel in den zweiten Koordinatensystemdaten vergleicht und eine Position des Positionsschätzungsobjekts in dem ersten Koordinatensystem basierend auf einem Vergleichsergebnis schätzt; und eine Vergleichsbereichsanpassungseinheit, die einen Zielvergleichsbereich, der für den Vergleich durch die Positionsschätzungseinheit verwendet wird, in den zweiten Koordinatensystemdaten verkleinert, wenn das Positionsschätzungsobjekt dreht.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Verringerung bei der Positionsschätzungsgenauigkeit am Zeitpunkt des Drehens einfacher unterdrückt werden.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine funktionale Ausgestaltung eines fahrzeuginternen Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 veranschaulicht ein Referenzkoordinatensystem, ein Fahrzeugkoordinatensystem und ein lokales Koordinatensystem;
- 3 veranschaulicht Odometrieinformationen;
- 4 ist ein Ablaufdiagramm eines Fahrzeugpositionsschätzungsprozesses, der durch eine Fahrzeugpositionsschätzungseinrichtung durchgeführt wird;
- 5 zeigt schematisch ein Beispiel für erlernte Kartendaten und Kartendaten des lokalen Koordinatensystems;
- 6 veranschaulicht schematisch ein Beispiel für die Kartendaten des lokalen Koordinatensystems, in denen ein Vergleichskoordinatenbereich begrenzt ist; und
- 7 veranschaulicht einen Vorgang des Erweiterns des Vergleichskoordinatenbereichs in den lokalen Koordinatensystem-Kartendaten.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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In der Folge ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt eine funktionale Ausgestaltung eines fahrzeuginternen Systems 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
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Das fahrzeuginterne System 1 ist ein System, das in einem Fahrzeug 2 (2) bereitgestellt ist und eine Zielfeststellungsvorrichtungsgruppe 4, eine Bewegungszustandsfeststellungsvorrichtungsgruppe 6 und eine Fahrzeugpositionsschätzungseinrichtung 10 umfasst.
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Die Zielfeststellungsvorrichtungsgruppe 4 umfasst eine oder mehrere Zielfeststellungsvorrichtungen zum Feststellen von Zielen, die in der Umgebung des Fahrzeugs 2 vorhanden sind, und die Bewegungszustandsfeststellungsvorrichtungsgruppe 6 umfasst eine oder mehrere Bewegungszustandsfeststellungsvorrichtungen zum Feststellen von Bewegungszuständen des Fahrzeugs 2. Die Fahrzeugpositionsschätzungseinrichtung 10 ist eine fahrzeuginterne Einrichtung zum Schätzen der Position des Fahrzeugs 2, in dem sie bereitgestellt ist (nachfolgend als die „Eigenposition“ bezeichnet).
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Ziele, die von der Zielfeststellungsvorrichtungsgruppe 4 festgestellt werden, sind beliebige Objekte, die von Feststellungsvorrichtungen festgestellt werden können, mit Ausnahme von beweglichen Körpern, wie beispielsweise andere Fahrzeuge und Fußgänger. Beispiele für solche Ziele umfassen verschiedene Linien, die auf die Straßenoberfläche gemalt sind (z. B. Markierungslinien, die Fahrspuren, Parklinien und dergleichen angeben), Hindernisse, die die Fahrt des Fahrzeugs 2 behindern (z. B. Bordsteine, Leitplanken, Gebäudewände und dergleichen) usw.
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Die Zielfeststellungsvorrichtungsgruppe 4 weist eine Kamera 12, ein Sonar 14 und ein Radar 16 als Zielfeststellungsvorrichtungen auf.
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Die Kamera 12 ist eine Vorrichtung zum Fotografieren von Szenen in der Umgebung des Fahrzeugs 2 und gibt Bilder, die durch das Fotografieren erhalten werden (nachfolgend als „fotografierte Bilder“ bezeichnet), an die Fahrzeugpositionsschätzungseinrichtung 10 aus. Das Fahrzeug 2 ist mit einer oder mehreren Kameras 12 versehen, die in der Lage sind, mindestens Szenen in Richtung nach vorne, hinten, der linken Seite und der rechten Seite (das heißt Szenen der gesamten Umgebung) zu fotografieren.
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Das Sonar 14 ist eine Vorrichtung zum Suchen nach Zielen in der Umgebung des Fahrzeugs unter Verwendung von Schallwellen und das Radar 16 ist eine Vorrichtung zum Suchen nach Zielen in der Umgebung des Fahrzeugs 2 unter Verwendung elektromagnetischer Wellen. Das Sonar 14 und das Radar 16 geben die Positionen der Ziele, die durch das Suchen erhalten werden, an die Fahrzeugpositionsschätzungseinrichtung 10 aus.
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Es sei erwähnt, dass ohne Beschränkung auf die vorhergehend erwähnten Vorrichtungen ein beliebiger Außensensor, wie z. B. ein Laser-Entfernungssensor, als eine Zielfeststellungsvorrichtung verwendet werden kann.
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Die von der Bewegungszustandsfeststellungsvorrichtungsgruppe 6 festgestellten Bewegungszustände umfassen mindestens den Drehzustand und die Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 2 und die Bewegungszustandsfeststellungsvorrichtungsgruppe 6 umfasst einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 20 und einen Lenkwinkelsensor 22 als Bewegungszustandsfeststellungsvorrichtungen.
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Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 20 stellt die Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 2 fest und gibt sie an die Fahrzeugpositionsschätzungseinrichtung 10 aus und der Lenkwinkelsensor 22 stellt den Lenkwinkel des Fahrzeugs 2 fest und gibt ihn an die Fahrzeugpositionsschätzungseinrichtung 10 aus.
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Die Fahrzeugpositionsschätzungseinrichtung 10 umfasst eine Computer-Einheit, wie z. B. eine elektronische Steuerung (ECU - Electronic Control Unit). Die Computer-Einheit umfasst einen Prozessor, wie beispielsweise eine Zentraleinheit (CPU) oder einen Mikroprozessor (MPU), eine Speichervorrichtung (auch als eine Primärspeicherungsvorrichtung bezeichnet), wie beispielsweise einen ROM oder einen RAM, eine Speicherungsvorrichtung (auch als eine Sekundärspeicherungsvorrichtung bezeichnet) wie beispielsweise ein Festplattenlaufwerk (HDD) oder ein Festkörperlaufwerk (SSD), eine Schnittstellenschaltung, mit der verschiedene Sensoren und Peripherievorrichtungen verbunden sind. Der Prozessor führt ein Computerprogramm aus, das in der Speichervorrichtung oder der Speicherungsvorrichtung gespeichert ist, derart, dass verschiedene funktionale Ausgestaltungen in der Fahrzeugpositionsschätzungseinrichtung 10 implementiert werden.
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Insbesondere wirkt die Fahrzeugpositionsschätzungseinrichtung 10 als ein Ergebnis der Ausführung des Computerprogramms als eine Erlernte-Karten-Speicherungseinheit 30, eine Erlernte-Karten-Erfassungseinheit 31, eine Fahrzeugkoordinatensystem-Zielpositionsidentifikationseinheit 32, eine Lokales-Koordinatensystemkarten-Erfassungseinheit 34, eine Odometrieeinheit 36, eine Positionsschätzungseinheit 38, eine Bewegungszustandsbestimmungseinheit 40 und eine Vergleichsbereichsanpassungseinheit 42, wie in 1 gezeigt.
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2 veranschaulicht ein Referenzkoordinatensystem Ca, ein Fahrzeugkoordinatensystem Cb und ein lokales Koordinatensystem Cc.
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In der Fahrzeugpositionsschätzungseinrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform werden die drei Koordinatensysteme von dem Referenzkoordinatensystem Ca (einem ersten Koordinatensystem), dem Fahrzeugkoordinatensystem Cb und dem lokalen Koordinatensystem Cc (einem zweiten Koordinatensystem) als Koordinatensysteme zum Angeben der Ziele und der Eigenposition des Fahrzeugs 2 verwendet, wie in 2 gezeigt.
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Das Referenzkoordinatensystem Ca ist ein zweidimensionales Koordinatensystem für eine Referenz zum Identifizieren von Positionen, ein Ursprung Oa, eine Xa-Achse und eine Ya-Achse werden auf geeignete Weise eingestellt, und die Positionen der Ziele und des Fahrzeugs 2 werden durch die Referenzkoordinatensystemkoordinaten Pa angegeben.
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Das Fahrzeugkoordinatensystem Cb ist ein zweidimensionales Koordinatensystem, das die Positionen (relative Position) von Zielen in Bezug auf die Position und Lage (Ausrichtung des Fahrzeugkörpers) des Fahrzeugs 2 an einem bestimmten Zeitpunkt ausdrückt.
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Das heißt, in dem Fahrzeugkoordinatensystem Cb wird die Position des Fahrzeugs 2 an einem bestimmten Zeitpunkt als ein Ursprung Ob eingestellt, die Vorne-Hinten-Richtung des Fahrzeugs 2 wird als eine Xb-Achse eingestellt und die Links-Rechts-Richtung des Fahrzeugs 2 wird als eine Yb-Achse eingestellt, wie in 2 gezeigt. In dem Referenzkoordinatensystem Ca bewegt sich das Fahrzeugkoordinatensystem Cb wie wenn der Ursprung Ob an dem Fahrzeug 2 klebt und die Richtungen der Xb-Achse und der Yb-Achse drehen sich mit einem Drehwinkel θGL, der der Ausrichtung des Fahrzeugkörpers entspricht. Es sei erwähnt, dass die Koordinaten in dem Fahrzeugkoordinatensystem Cb nachfolgend als die Fahrzeugkoordinatensystemkoordinaten Pb bezeichnet werden.
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Das lokale Koordinatensystem Cc ist ein zweidimensionales Koordinatensystem, in dem die Position eines Ursprungs Oc und die Richtungen einer Xc-Achse und einer Yc-Achse sich in dem Referenzkoordinatensystem Ca anders als in dem Fahrzeugkoordinatensystem Cb unabhängig von der Bewegung und Lage (Ausrichtung des Fahrzeugkörpers) des Fahrzeugs 2 nicht ändern. Das heißt, das lokale Koordinatensystem Cc ist auch ein Koordinatensystem, in dem der Ursprung Oc an einem festen Koordinatenpunkt positioniert ist und die Xc-Achse und die Yc-Achse mit einem konstanten Drehwinkel θCL (θCL kann Null sein) im Referenzkoordinatensystem Ca gedreht werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird das lokale Koordinatensystem Cc basierend auf der Position und Lage des Fahrzeugs 2 an einem vorbestimmten Anfangszeitpunkt T0 eingestellt. Der Anfangszeitpunkt T0 ist ein geeigneter Zeitpunkt mindestens vor dem ersten Zielfeststellungszeitpunkt Ta und in der vorliegenden Ausführungsform wird ein Zeitpunkt, an dem der Motor des Fahrzeugs 2 gestartet wird, als der Anfangszeitpunkt T0 verwendet. Es sei erwähnt, dass die Koordinaten in dem lokalen Koordinatensystem Cc nachfolgend als die lokalen Koordinatensystemkoordinaten Pc bezeichnet werden.
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Erneut unter Bezugnahme auf die vorhergehende 1 speichert die Erlernte-Karten-Speicherungseinheit 30 erlernte Kartendaten 50 im Voraus. Die erlernten Kartendaten 50 sind vorbereitete Daten, die im Voraus die Positionen von Zielen (wie beispielsweise Bordsteinen und Markierungslinien, die Fahrspuren angeben) speichern, die auf der Route, auf der das Fahrzeug 2 fährt, und in ihrer Umgebung in dem Referenzkoordinatensystem Ca vorhanden sind, und sind Kartendaten, die als eine Referenz zur Positionsschätzung verwendet werden. Die erlernten Kartendaten 50 werden basierend auf Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems erzeugt, was später beschrieben wird.
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Die Erlernte-Karten-Erfassungseinheit 31 liest und erfasst die erlernten Kartendaten 50 aus der Erlernte-Kartendaten-Speicherungseinheit 30 und gibt sie an die Positionsschätzungseinheit 38 aus. Es sei erwähnt, dass die Erlernte-Karten-Erfassungseinheit 31 die erlernten Kartendaten 50 von einer anderen Einrichtung erfassen kann, die sich von der Fahrzeugpositionsschätzungseinrichtung 10 unterscheidet. Die andere Einrichtung umfasst eine geeignete Speicherungsvorrichtung, die in dem fahrzeuginternen System 1 bereitgestellt ist, einen Computer außerhalb des Fahrzeugs 2 und der über eine Telekommunikationsleitung kommunikativ verbunden ist, und dergleichen.
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An jedem vorbestimmten Zielfeststellungszeitpunkt Ta identifiziert die Fahrzeugkoordinatensystem-Zielpositionsidentifikationseinheit 32 die Positionen von Zielen, die an diesem Zeitpunkt in der Umgebung des Fahrzeugs 2 vorhanden sind, basierend auf Eingangssignalen von der Zielfeststellungsvorrichtungsgruppe 4. Diese Positionen verwenden das vorhergehend erwähnte Fahrzeugkoordinatensystem Cb.
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Die Fahrzeugkoordinatensystem-Zielpositionsidentifikationseinheit 32 umfasst eine Bilderkennungsverarbeitungseinheit 52 und eine Suchergebnis-Erfassungseinheit 54, die Bilderkennungsverarbeitungseinheit 52 identifiziert Fahrzeugkoordinatensystemkoordinaten Pb, die die Positionen von Zielen durch Durchführen von Bilderkennung auf einem fotografierten Bild der Kamera 12 angeben, und die Suchergebnis-Erfassungseinheit 54 identifiziert Fahrzeugkoordinatensystemkoordinaten Pb, die die Positionen von Zielen angeben, basierend auf Suchergebnissen des Sonars 14 und des Radars 16.
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Es sei erwähnt, dass eine geeignete Erkennungstechnik, die öffentlich oder weitgehend bekannt und in der Lage ist, Ziele zu erkennen, die in fotografierten Bildern erscheinen, zur Bilderkennung der Bilderkennungsverarbeitungseinheit 52 verwendet werden kann. Auch werden interne Parameter, wie beispielsweise die Brennweite und Bildsensorgröße der Kamera 12, und externe Parameter, die die Position und die Lage sind, an der die Kamera 12 an dem Fahrzeug 2 befestigt ist, im Voraus in der Speichervorrichtung, wie beispielsweise dem ROM, gespeichert und die Bilderkennungsverarbeitungseinheit 52 berechnet die Positionsbeziehung zwischen Zielen, die in einem fotografierten Bild erscheinen, und der Kamera 12 (das heißt, die Positionen der Ziele in Bezug auf das Fahrzeug 2) unter Verwendung dieser internen Parameter und externen Parameter.
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Auch wird eine Umwandlungsgleichung zum Umwandeln der Positionen von Zielen, die durch Suchergebnisse des Sonars 14 und des Radars 16 in Fahrzeugkoordinatenstemkoordinaten Pb in dem Fahrzeugkoordinatensystem Cb angegeben werden, im Voraus berechnet und die Suchergebnis-Erfassungseinheit 54 identifiziert die Fahrzeugkoordinatensystemkoordinaten Pb der Ziele unter Verwendung der Umwandlungsgleichung.
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Die Fahrzeugkoordinatensystemkoordinaten Pb der durch die Fahrzeugkoordinatensystem-Zielpositionsidentifikationseinheit 32 identifizierten Ziele werden nacheinander in der Speichervorrichtung, wie z. B. dem RAM, gespeichert.
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Die Lokales-Koordinatensystemkarten-Erfassungseinheit 34 erfasst Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems (5) durch Erzeugen der Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems basierend auf den Fahrzeugkoordinatensystemkoordinaten Pb der durch die Fahrzeugkoordinatensystem-Zielpositionsidentifikationseinheit 32 und Odometrieinformationen Q des Fahrzeugs 2 identifizierten Ziele.
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Die Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems sind Daten, die die einzelnen Positionen der durch die Fahrzeugkoordinatensystem-Zielpositionsidentifikationseinheit 32 an einem oder mehreren Zielfeststellungszeitpunkten Ta identifizierten Ziele an diesem Zeitpunkt umfassen. Diese Positionen werden durch die lokalen Koordinatensystemkoordinaten Pc des lokalen Koordinatensystems Cc angegeben. Das heißt, die Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems sind temporäre Daten, die unter Verwendung des vorhergehend genannten Anfangszeitpunkts T0, an dem das lokale Koordinatensystem Cc eingestellt wird, als der Ausgangspunkt erzeugt werden.
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3 veranschaulicht Odometrieinformationen Q.
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Die Odometrieinformationen Q sind Informationen, die eine Position Qp und einen Drehwinkel Qθ des Fahrzeugs 2 an einem bestimmten Zeitpunkt Tn unter Verwendung des lokalen Koordinatensystems Cc angeben, wie in 3 gezeigt.
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Die Position Qp des Fahrzeugs 2 entspricht dem Ursprung Ob des Fahrzeugkoordinatensystems Cb an dem bestimmten Zeitpunkt Tn und der Drehwinkel Qθ entspricht dem Drehwinkel der Xb-Achse und der Yb-Achse des Fahrzeugkoordinatensystems Cb in dem lokalen Koordinatensystem Cc. Das heißt, die Fahrzeugkoordinatensystemkoordinaten Pb des Fahrzeugkoordinatensystems Cb, die sich für jeden Zielfeststellungszeitpunkt Ta ändern, können unter Verwendung der Odometrieinformationen Q am entsprechenden Zielfeststellungszeitpunkt Ta in Koordinaten Pc des lokalen Koordinatensystems Cc umgewandelt werden.
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Zum Erfassen der Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems durch Erzeugung wandelt die Lokales-Koordinatensystemkarten-Erfassungseinheit 34 die Fahrzeugkoordinatensystemkoordinaten Pb von jedem von der Fahrzeugkoordinatensystem-Zielpositionsidentifikationseinheit 32 identifizierten Ziel unter Verwendung der Odometrieinformationen Q am Zeitpunkt, an dem das Ziel identifiziert wird, in die Koordinaten Pc des lokalen Koordinatensystems um. Als Ergebnis dieser Umwandlung können die Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems erhalten werden, in denen die Ziele in dem Fahrzeugkoordinatensystem Cb, die sich voneinander unterscheiden, auf das lokale Koordinatensystem Cc abgebildet werden, das für das Fahrzeug 2 eindeutig ist.
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Es sei erwähnt, dass die Erzeugung der Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems jedes Mal durchgeführt werden kann, wenn die Fahrzeugkoordinatensystemkoordinaten Pb der Ziele durch die Fahrzeugkoordinatensystem-Zielpositionsidentifikationseinheit 32 identifiziert werden (das heißt an jedem Zielfeststellungszeitpunkt Ta), oder gemeinsam für die Ziele durchgeführt werden kann, die an jedem Zielfeststellungszeitpunkt Ta nach einer Vielzahl von Zielfeststellungszeitpunkten Ta identifiziert werden.
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Erneut unter Bezugnahme auf 1 identifiziert die Odometrieeinheit 36 die vorhergehend genannten Odometrieinformationen Q synchron mit dem Zielfeststellungszeitpunkt Ta und gibt sie an die Lokales-Koordinatensystemkarten-Erfassungseinheit 34 aus.
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Insbesondere berechnet die Odometrieeinheit 36 die Position Qp und den Drehwinkel Qθ des Fahrzeugkörpers des Fahrzeugs 2 am gegenwärtigen Zeitpunkt in dem lokalen Koordinatensystem Cc durch Kumulieren der nacheinander vom vorhergehend erwähnten Anfangszeitpunkt T0 bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 20 festgestellten Fahrzeuggeschwindigkeiten und den nacheinander von dem Lenkwinkelsensor 22 festgestellten Lenkwinkeln.
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Es sei erwähnt, dass eine geeignete Koppelnavigationstechnik, die weitgehend oder öffentlich bekannt ist, zum Berechnen der Odometrieinformationen Q von den Fahrzeuggeschwindigkeiten und den Lenkwinkeln verwendet werden kann.
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Die Positionsschätzungseinheit 38 führt einen Vergleich (auch als „Abgleich“ bezeichnet) von allgemeinen Zielen, die sowohl in den von der Lokales-Koordinatensystemkarten-Erfassungseinheit 34 erfassten Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems als auch den von der Erlernte-Karten-Erfassungseinheit 31 erfassen erlernten Kartendaten 50 durch. Dann verwendet die Positionsschätzungseinheit 38 ein Vergleichsergebnis zum Identifizieren von Referenzkoordinatensystemkoordinaten Pa, die der gegenwärtigen Position des Fahrzeugs 2 (d. h. dem Ursprung Ob) in dem Referenzkoordinatensystem Ca in den erlernten Kartendaten 50 entsprechen. Diese Referenzkoordinatensystemkoordinaten Pa sind ein Schätzergebnis der Eigenposition des Fahrzeugs 2.
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Die Bewegungszustand-Bestimmungseinheit 40 und die Vergleichsbereich-Anpassungseinheit 42 sind funktionale Komponenten, die zum Verbessern der Genauigkeit der Positionsschätzung durch die Positionsschätzungseinheit 38 am Zeitpunkt des Drehens des Fahrzeugs 2 bereitgestellt werden.
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Die Bewegungszustandsbestimmungseinheit 40 bestimmt das Drehen und die Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 2 basierend auf einem Feststellungsergebnis der Bewegungszustandsfeststellungsvorrichtungsgruppe 6. Das Drehen des Fahrzeugs 2 wird basierend auf dem Lenkwinkel bestimmt und es wird bestimmt, dass das Fahrzeug 2 sich in einem Drehzustand befindet, wenn der Lenkwinkel größer als oder gleich ein vorbestimmter Winkel (z. B. 90 Grad) ist.
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Die Vergleichsbereich-Anpassungseinheit 42 passt einen Koordinatenbereich an, der für den Vergleich mit den erlernten Kartendaten 50 in den Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems (nachfolgend als ein „Vergleichskoordinatenbereich“ mit einem Bezugszeichen Gf bezeichnet) basierend auf den Bewegungszuständen des Fahrzeugs 2 verwendet wird.
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Insbesondere begrenzt und verkleinert, wenn das Fahrzeug 2 dreht, die Vergleichsbereich-Anpassungseinheit 42 den Vergleichskoordinatenbereich Gf auf einen Bereich vor dem Fahrzeug 2 in einer Fahrtrichtung D (5 und 6) in dem in den Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems aufgezeichneten Koordinatenbereich. Auch entfernt die Vergleichsbereichsanpassungseinheit 42, wenn das Drehen des Fahrzeugs 2 endet, die Begrenzung des Vergleichskoordinatenbereichs Gf, um ihn auf den Bereich vor der Begrenzung wiederherzustellen. Während dieser Entfernung erweitert die Vergleichsbereichsanpassungseinheit 42 den Vergleichskoordinatenbereich Gf allmählich um einen Grad, der der Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 2 entspricht.
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4 ist ein Ablaufdiagramm eines Eigenpositionsschätzungsprozesses, der durch die Fahrzeugpositionsschätzungseinrichtung 10 durchgeführt wird.
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Der Eigenpositionsschätzungsprozess ist ein Prozess zum Schätzen der Eigenposition des Fahrzeugs 2 und wird ein oder mehrere Male an geeigneten Zeitpunkten durchgeführt, wenn die Eigenpositionsschätzung unter Verwendung einer Koppelnavigationstechnik erforderlich ist. Ein solcher Zeitpunkt umfasst einen Zeitpunkt zum Schätzen der Eigenposition unter Verwendung der Koppelnavigationstechnik, wenn das Fahrzeug 2 zum Beispiel in einem Tunnel fährt, in dem es schwierig ist, die elektromagnetischen Wellen des GNSS (Global Navigation Satellite System) zu empfangen, und zum Beispiel einen Zeitpunkt zum Schätzen der Eigenposition unter Verwendung der Koppelnavigationstechnik, wenn zum Beispiel Fahrzeugsteuerung mit einer höheren Positionsmessungsauflösung als diejenige des GNSS erforderlich ist (z. B. Steuerung für autonomes Fahren) und dergleichen.
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Auch erfasst, wie vorhergehend beschrieben, in der Fahrzeugpositionsschätzungseinrichtung 10 die Lokales-Koordinatensystemkarten-Erfassungseinheit 34 die Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems, indem sie sie ab dem Anfangszeitpunkt T0 (in der vorliegenden Ausführungsform, wenn der Motor des Fahrzeugs 2 gestartet wird) nacheinander erzeugt, und die Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems werden nacheinander in der Speichervorrichtung, wie beispielsweise dem RAM, aktualisiert und aufgezeichnet.
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Wenn, wie in 4 gezeigt, die Fahrzeugpositionsschätzungseinrichtung 10 die Eigenposition des Fahrzeugs 2 schätzt, werden die erlernten Kartendaten 50 durch die Positionsschätzungseinheit 38 gelesen (Schritt S1) und die Positionsschätzungseinheit 38 führt einen Vergleich (Abgleich) der erlernten Kartendaten 50 und der Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems durch. Während des Vergleichs passt die Vergleichsbereichsanpassungseinheit 42 zuerst den Vergleichskoordinatenbereich Gf der Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems basierend auf den Bewegungszuständen des Fahrzeugs 2 an diesem Zeitpunkt an.
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Insbesondere verkleinert, wenn die Bewegungszustandsbestimmungseinheit 40 bestimmt, dass das Fahrzeug 2 dreht (Schritt S2: Ja), die Vergleichsbereichsanpassungseinheit 42 den Vergleichskoordinatenbereich Gf der Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems durch Begrenzen des Vergleichskoordinatenbereichs Gf auf einen Bereich vor dem Fahrzeug 2 am gegenwärtigen Zeitpunkt in der Fahrtrichtung D (Schritt S3).
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Die Positionsschätzungseinheit 38 vergleicht gemeinsame Ziele, die in sowohl dem Vergleichskoordinatenbereich Gf der Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems als auch den erlernten Kartendaten 50 aufgezeichnet sind (Schritt S4), und schätzt die Eigenposition des Fahrzeugs 2 in dem Referenzkoordinatensystem Ca basierend auf dem Vergleichsergebnis (Schritt S5).
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5 zeigt schematisch ein Beispiel für die erlernten Kartendaten 50 und die Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems. Die Figur zeigt die erlernten Kartendaten 50 und die Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems, in denen die Positionen der Ziele (wie z. B. Bordsteine oder weiße Linien) um eine Straßeneinmündung aufgezeichnet sind. Auch sind in der Figur Linien, die Straßenachsen K der Straßeneinmündung angeben, und ein Rechteck, das das Fahrzeug 2 angibt, jeweils zum Zweck des einfachen Verständnisses gezeigt und sind nicht in den erlernten Kartendaten 50 und den Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems aufgezeichnet.
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In der Fahrzeugpositionsschätzungseinrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform sind Referenzdaten, die die Beziehung zwischen dem Lenkwinkel und dem Drehwinkel Qθ vordefinieren, in der Speichervorrichtung oder Speicherungsvorrichtung gespeichert und, wenn durch die Bewegungszustandsbestimmungseinheit 40 bestimmt wird, dass das Fahrzeug 2 dreht, bezieht sich die Odometrieeinheit 36 auf die Referenzdaten und identifiziert den Drehwinkel Qθ des Fahrzeugs 2 basierend auf dem Lenkwinkel des Fahrzeugs 2.
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Am Zeitpunkt des Drehens sind die Odometrieinformationen Q, die durch Koppelnavigation erhalten werden, aufgrund verschiedener Faktoren, wie beispielsweise der Genauigkeit der Referenzdaten, der individuellen Veränderung des Fahrzeugs 2 und des Gleitens des Fahrzeugkörpers am Zeitpunkt des Drehens, anfällig für Fehler im Drehwinkel Qθ und in der Position des Fahrzeugs 2. Aufgrund dieser Fehler treten Fehler bei den Positionen der in den Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems aufgezeichneten Ziele auf und es treten Ungenauigkeiten von den Positionen der Ziele in den erlernten Kartendaten 50 auf. Zum Beispiel treten im Beispiel von 5 Fehler bei den Zielen an der Peripherie der Straßengabelung auf und es tritt eine Unstimmigkeit im von den einzelnen Straßenachsen K der Straßengabelung gebildeten Winkel α auf. Wenn der Vergleich im vorhergehenden Schritt S4 bei Auftreten dieser Unstimmigkeit durchgeführt wird, nimmt die Genauigkeit des Vergleichs ab und folglich nimmt die Genauigkeit der Eigenpositionsschätzung in Schritt S5 ab.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird, wie vorhergehend beschrieben, wenn durch die Bewegungszustandsbestimmungseinheit 40 bestimmt wird, dass das Fahrzeug 2 dreht (Schritt S2: Ja), der Vergleichskoordinatenbereich Gf der Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems auf einen Bereich vor dem Fahrzeug 2 in der Fahrtrichtung D begrenzt und verkleinert, wie in 6 gezeigt. Als ein Ergebnis dieser Begrenzung werden nur die Ziele, die in dem Koordinatenbereich vor dem Fahrzeug 2 in der Fahrtrichtung D in den Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems vorhanden sind, für den Vergleich mit den erlernten Kartendaten 50 verwendet und daher kann das Auftreten von Fehlern bei deren Vergleich weniger wahrscheinlich gemacht werden und die Verminderung bei der Genauigkeit der Eigenpositionsschätzung kann unterdrückt werden.
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Auch kann, da der Vergleichskoordinatenbereich Gf der Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems anstatt auf einen Bereich, der der Fahrtrichtung D des Fahrzeugs 2 entgegengesetzt ist, das heißt einen Bereich, den das Fahrzeug 2 bereits durchquert hat, auf den Bereich eingestellt wird, in den das Fahrzeug 2 anschließend eintritt (den Bereich vorne in der Fahrtrichtung D), die Genauigkeit der Eigenpositionsschätzung in der Region, in die eingetreten wird, sogar beibehalten werden, wenn der Vergleichskoordinatenbereich Gf verkleinert ist.
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Es sei erwähnt, dass, wenn der Vergleichskoordinatenbereich Gf begrenzt wird, eine Grenze M (6) der Begrenzung in Bezug auf das Fahrzeug 2 definiert wird. In diesem Fall kann die Grenze M so definiert werden, dass sie das Fahrzeug 2 durchquert, oder kann so definiert werden, dass sie sich außerhalb des Fahrzeugs 2 erstreckt.
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Erneut unter Bezugnahme auf die vorhergehende 4, erweitert, wenn durch die Bewegungszustandsbestimmungseinheit 40 bestimmt wird, dass das Fahrzeug 2 nicht dreht (Schritt S2: Nein), es aber unmittelbar nach dem Ende des Drehens ist (Schritt S6: Ja), das heißt, wenn der Vergleichskoordinatenbereich Gf in den Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems im Vergleich zu vor der Begrenzung verkleinert ist, die Vergleichsbereichsanpassungseinheit 42 den Vergleichskoordinatenbereich Gf in der Richtung entgegengesetzt zur Fahrtrichtung D des Fahrzeugs 2 um einen Grad, der der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht, innerhalb der Grenze der Größe des Vergleichskoordinatenbereichs Gf vor der Begrenzung (Schritt S7).
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Genauer gesagt, die Vergleichsbereichsanpassungseinheit 42 erweitert den Vergleichskoordinatenbereich Gf durch Bewegen der Grenze M in die Richtung entgegengesetzt zur Fahrtrichtung D von der Position unmittelbar nach dem Ende des Drehens um eine Strecke L, die der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht, wie in 7 gezeigt.
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Die Positionsschätzungseinheit 38 vergleicht gemeinsame Ziele, die in sowohl dem Vergleichskoordinatenbereich Gf in den Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems als auch den erlernten Kartendaten 50 aufgezeichnet sind (Schritt S4), und schätzt die Eigenposition des Fahrzeugs 2 in dem Referenzkoordinatensystem Ca basierend auf dem Vergleichsergebnis (Schritt S5).
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So wird der Vergleichskoordinatenbereich Gf unmittelbar nach dem Ende des Drehens nicht auf den ursprünglichen Bereich wiederhergestellt und dies verhindert die Abnahme bei der Eigenpositionsschätzungsgenauigkeit aufgrund von Fehlern, die am Zeitpunkt des Drehens unmittelbar nach dem Ende des Drehens in den Odometrieinformationen Q enthalten sind.
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Hier gilt, je schneller die Fahrzeuggeschwindigkeit nach dem Ende des Drehens ist, desto größer ist die Fahrtstrecke des Fahrzeugs 2 pro Zeiteinheit. In diesem Fall kann, wenn der Vergleichskoordinatenbereich Gf um konstante Beträge in Bezug auf das Fahrzeug 2 erweitert wird, die Größe des Vergleichskoordinatenbereichs Gf in Bezug auf die Fahrtstrecke des Fahrzeugs 2 unzureichend sein.
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Im Gegensatz dazu kann in der vorliegenden Ausführungsform, da der Vergleichskoordinatenbereich Gf allmählich um einen Grad erweitert wird, der der Fahrzeuggeschwindigkeit nach dem Drehen des Fahrzeugs 2 entspricht, die Größe des Vergleichskoordinatenbereichs Gf für die Geschwindigkeit und die Fahrtstrecke des Fahrzeugs 2 ausreichend und geeignet gemacht werden und die Verminderung bei der Eigenpositionsschätzungsgenauigkeit kann verhindert werden. Es sei erwähnt, dass beim Erweitern des Vergleichskoordinatenbereichs Gf anstatt der Fahrzeuggeschwindigkeit die Fahrtstrecke verwendet werden kann.
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Es sei erwähnt, dass in dem in 4 gezeigten Eigenpositionsschätzungsprozess, wenn durch die Bewegungszustandsbestimmungseinheit 40 bestimmt wird, dass das Fahrzeug 2 nicht dreht (Schritt S2: Nein) und dies nicht unmittelbar nach dem Ende des Drehens ist (Schritt S6: Ja), die Positionsschätzungseinheit 38 die Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems und die erlernten Kartendaten 50 ohne die Begrenzung des Vergleichskoordinatenbereichs Gf durch die Vergleichsbereichsanpassungseinheit 42 vergleicht (Schritt S4) und die Eigenposition schätzt (Schritt S5).
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Die Fahrzeugpositionsschätzungseinrichtung 10 führt einen Prozess zum Erlernen der erlernten Kartendaten 50 basierend auf den Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems an einem geeigneten Zeitpunkt nach dem Eigenpositionsschätzungsprozess durch.
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Insbesondere umfasst die Fahrzeugpositionsschätzungseinrichtung 10 eine Kartenlerneinheit 56 (1) zum Erlernen der erlernten Kartendaten 50 und die Kartenlerneinheit 56 erlernt die erlernten Kartendaten 50, indem sie sie basierend auf den Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems an einem geeigneten Zeitpunkt aktualisiert. Bei diesem Erlernen aktualisiert die Kartenlerneinheit 56 die erlernten Kartendaten 50 mit den Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems, wenn ein Ergebnis des Vergleichs zwischen den Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems und den erlernten Kartendaten 50 angibt, dass eine Übereinstimmung zwischen ihnen größer als oder gleich ein vorbestimmter Wert ist. Auch erlernt, wenn die erlernten Kartendaten 50 des durch die Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems angegebenen Bereichs nicht in der Erlernten-Karten-Speicherungseinheit 30 gespeichert sind, die Kartenlerneinheit 56 eine Karte des Bereichs durch Hinzufügen der Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems des Bereichs zu den erlernten Kartendaten 50.
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Die vorhergehend beschriebene Ausführungsform weist die folgenden Effekte auf.
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In der vorliegenden Ausführungsform weist die Fahrzeugpositionsschätzungseinrichtung 10 die Vergleichsbereichsanpassungseinheit 42 auf, die den Vergleichskoordinatenbereich Gf, der für den Vergleich durch die Positionsschätzungseinheit 38 in den Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems verwendet wird, verkleinert, wenn das Fahrzeug 2 dreht.
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Auf diese Weise werden nur die Ziele, die in dem verkleinerten Koordinatenbereich in den Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems vorhanden sind, für den Vergleich mit den erlernten Kartendaten 50 verwendet und daher kann das Auftreten von Fehlern beim Vergleich weniger wahrscheinlich gemacht werden und die Verminderung bei der Genauigkeit der Eigenpositionsschätzung kann unterdrückt werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform verkleinert die Vergleichsbereichsanpassungseinheit 42 den Vergleichskoordinatenbereich Gf durch Begrenzen des Vergleichskoordinatenbereichs Gf auf einen Bereich vor dem Fahrzeug 2 in der Fahrtrichtung D.
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Auf diese Weise kann die Genauigkeit der Eigenpositionsschätzung in der Region, in die das Fahrzeug 2 eintreten wird, sogar beibehalten werden, wenn der Vergleichskoordinatenbereich Gf verkleinert ist.
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In der vorliegenden Ausführungsform erweitert die Vergleichsbereichsanpassungseinheit 42 den Vergleichskoordinatenbereich Gf allmählich, um den Vergleichskoordinatenbereich Gf nach dem Ende des Drehens wiederherzustellen. Auf diese Weise wird der Vergleichskoordinatenbereich Gf an einem Zeitpunkt unmittelbar nach dem Ende des Drehens nicht auf den Bereich vor der Begrenzung wiederhergestellt und der Effekt von Fehlern, die in den Odometrieinformationen Q am Zeitpunkt des Drehens enthalten sind, wird nicht erhöht, derart dass das Verringern der Eigenpositionsschätzungsgenauigkeit unterdrückt wird.
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In der vorliegenden Ausführungsform erweitert die Vergleichsbereichsanpassungseinheit 42 den Vergleichskoordinatenbereich Gf allmählich um einen Grad, der der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 2 entspricht. Die Größe des Vergleichskoordinatenbereichs Gf kann für die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 2 ausreichend und geeignet gemacht werden und die Verminderung bei der Eigenpositionsschätzungsgenauigkeit kann verhindert werden.
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Die vorhergehend beschriebene Ausführungsform veranschaulicht lediglich eine Art der Ausführung der vorliegenden Erfindung und beliebige Abwandlungen und Anwendungen sind möglich, ohne vom Erfindungsgedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Obgleich die Lokales-Koordinatensystemkarten-Erfassungseinheit 34 in der vorhergehend beschriebenen Ausführungsform die Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems erfasst, indem sie sie erzeugt, besteht keinerlei Einschränkung darauf. Das heißt, die Lokales-Koordinatensystem-Kartenerfassungseinheit 34 kann die Kartendaten 58 des lokalen Koordinatensystems von einer anderen Einrichtung erfassen, die sich von der Fahrzeugpositionsschätzungseinrichtung 10 unterscheidet.
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Obgleich in der vorhergehend beschriebenen Ausführungsform ein in dem Fahrzeug 2 eingestelltes Koordinatensystem als das Referenzkoordinatensystem Ca verwendet wird, besteht keinerlei Beschränkung darauf und es kann sich um ein Koordinatensystem wie beispielsweise ein geografisches Koordinatensystem (d. h. ein Koordinatensystem, das nicht von dem Fahrzeug 2 abhängig ist) handeln.
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Die in 1 gezeigten Funktionsblöcke sind schematische Diagramme, die die Komponenten des fahrzeuginternen Systems und der Fahrzeugpositionsschätzungseinrichtung zeigen, indem sie zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung der vorliegenden Anmeldung gemäß dem Hauptverarbeitungsbetrieb gruppiert werden, und diese Komponenten können gemäß dem Verarbeitungsbetrieb in mehr Komponenten gruppiert werden. Auch kann das Gruppieren derart erfolgen, dass eine Komponente mehr Prozesse durchführt.
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Die vorliegende Erfindung kann ohne Beschränkung auf ein Fahrzeug auf Eigenpositionsschätzung unter Verwendung eines beliebigen beweglichen Körpers als das Positionsschätzungsobjekt angewandt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- fahrzeugseitiges System
- 2
- Fahrzeug
- 4
- Zielfeststellungsvorrichtungsgruppe
- 6
- Bewegungzustandsfeststellungsvorrichtungsgruppe
- 10
- Fahrzeugpositionsschätzungseinrichtung (Positionsschätzungseinrichtung)
- 20
- Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
- 22
- Lenkwinkelsensor
- 31
- Erlernte-Karten-Erfassungseinheit (erste Koordinatensystem-Datenerfassungseinheit)
- 34
- Lokales-Koordinatensystem-Kartenerfassungseinheit (zweite Koordinatensystem-Datenerfassungseinheit)
- 36
- Odometrieeinheit
- 38
- Positionsschätzungseinheit
- 40
- Bewegungszustandsbestimmungseinheit
- 42
- Vergleichsbereichsanpassungseinheit
- 50
- erlernte Kartendaten (erste Koordinatensystemdaten)
- 58
- Kartendaten des lokalen Koordinatensystems (zweite Koordinatensystemdaten)
- Ca
- Referenzkoordinatensystem (erstes Koordinatensystem)
- Cb
- Fahrzeugkoordinatensystem
- Cc
- lokales Koordinatensystem (zweites Koordinatensystem)
- D
- Fahrtrichtung
- Gf
- Vergleichskoordinatenbereich (Koordinatenbereich)
- Q
- Odometrieinformationen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2017/037753 [0002, 0003]
