DE112011104992T5

DE112011104992T5 - Zustandsschätzvorrichtung

Info

Publication number: DE112011104992T5
Application number: DE112011104992.7T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Nakamura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-03-01
Filing date: 2011-03-01
Publication date: 2014-01-23
Also published as: WO2012117528A1; CN103492903A; JP5614489B2; US20130332112A1; JPWO2012117528A1; CN103492903B

Abstract

Beschrieben wird eine Zustandsschätzvorrichtung, die in der Lage ist, den Zustand eines Beobachtungsziels mit hoher Genauigkeit zu schätzen. Eine Zustandsschätzvorrichtung 1 führt eine Kalman-Filtererneuerungsverarbeitung zum Verwenden von Messdaten eines Zielfahrzeugs mittels eines LIDAR 2 für ein Zustandsschätzmodell durch, um den Zustand eines Fahrzeugs in der Nähe des Host-Fahrzeugs zu schätzen. Die Zustandsschätzvorrichtung 1 ändert das Zustandsschätzmodell für die Verwendung in der Kalman-Filtererneuerungsverarbeitung auf der Grundlage der Positionsbeziehung zu dem Zielfahrzeug oder des Zustands des Zielfahrzeugs.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schätzvorrichtung, die Messdaten für ein Zustandsschätzmodell verwendet, um den Zustand eine Beobachtungsziels zu schätzen.
Stand der Technik
Es ist eine Technik zum Schätzen des Zustands eines dynamischen Beobachtungsziels in Form einer Vorrichtung, wie sie in der japanischen ungeprüften Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-259966 beschrieben ist, bekannt. Die Vorrichtung, die in der japanischen ungeprüften Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-259966 beschrieben ist, enthält mehrere Erkennungseinrichtungen und wechselt die Erkennungsverfahren entsprechend vorbestimmten Bedingungen, wodurch eine hochgenaue Schätzung erzielt wird.
Zitierungsliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanische ungeprüfte Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-259966

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Sogar bei der Technik, die in der japanischen ungeprüften Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-259966 beschrieben ist, besteht jedoch der Bedarf nach einem Schätzverfahren mit höherer Genauigkeit, da es dort nicht möglich ist, eine ausreichende Schätzungsgenauigkeit zu erzielen.
Dementsprechend wurde in den vergangenen Jahren ein Zustandsschatzverfahren, das ein Filter wie beispielsweise ein Kalman-Filter verwendet, eingeführt. Bei dem Kalman-Filter wird zunächst ein Zustandsschätzmodell wie beispielsweise ein Beobachtungsmodell, ein Beobachtungsrauschmodell, ein Bewegungsmodell oder ein Bewegungsrauschmodell festgelegt. Dann werden bei dem Kalman-Filter Messdaten eines Beobachtungsziels für das festgelegte Zustandsschätzmodell verwendet, um den Zustand eines dynamischen Beobachtungsziels mit hoher Genauigkeit zu schätzen.
Bei dem Zustandsschätzverfahren, das das Kalman-Filter gemäß dem Stand der Technik verwendet, besteht jedoch das Problem, das es nicht immer möglich ist, den Zustand des Beobachtungsziels mit hoher Genauigkeit zu schätzen, auch wenn der Zustand des Beobachtungsziels sich jeden Moment ändert, da das Zustandsschätzmodell fixiert ist.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Zustandsschätzvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, einen Zustand eines Beobachtungsziels mit hoher Genauigkeit zu schätzen.
Lösung für das Problem
Die Erfindung schafft eine Zustandsschätzvorrichtung, die Messdaten, die von einer Messvorrichtung gemessen werden, die ein Beobachtungsziel misst, für ein Zustandsschätzmodell verwendet, um den Zustand des Beobachtungsziels zu schätzen, wobei die Zustandsschätzvorrichtung eine Änderungseinrichtung zum Ändern des Zustandsschätzmodells auf der Grundlage der Positionsbeziehung zu dem Beobachtungsziel oder des Zustands des Beobachtungsziels aufweist.
Mit der Zustandsschätzvorrichtung gemäß der Erfindung ist es möglich, den Zustand des dynamischen Beobachtungsziels mit höherer Genauigkeit zu schätzen, da sich das Zustandsschätzmodell auf der Grundlage der Positionsbeziehung zu dem Beobachtungsziel oder des Zustands des Beobachtungsziels ändert.
In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn das Beobachtungsziel ein Fahrzeug in der Nähe der Messvorrichtung ist, und die Änderungseinrichtung das Zustandsschätzmodell auf der Grundlage der Richtung der Mittenposition des Beobachtungsziels in Bezug auf die Messvorrichtung ändert. Wenn die Richtung der Mittenposition des Beobachtungsziels in Bezug auf die Messvorrichtung anders ist, ist die messbare Fläche des Beobachtungsziels anders. Aus diesem Grund ist es, wenn dasselbe Zustandsschätzmodell unabhängig von der Richtung der Mittenposition des Beobachtungsziels in Bezug auf die Messvorrichtung verwendet wird, nicht möglich, Messdaten geeignet dem Zustandsschätzmodell zuzuordnen. Demzufolge ist es nicht möglich, den Zustand des Beobachtungsziels mit hoher Genauigkeit zu schätzen. Dementsprechend wird das Zustandsschätzmodell auf der Grundlage der Richtung der Mittenposition des Beobachtungsziels in Bezug auf die Messvorrichtung geändert, um Messdaten dem Zustandsschätzmodell geeignet zuzuordnen. Daher ist es möglich, die Schätzgenauigkeit des Zustands des Beobachtungsziels weiter zu verbessern.
Es ist vorteilhaft, wenn das Beobachtungsziel ein Fahrzeug in der Nähe der Messvorrichtung ist, und die Änderungseinrichtung das Zustandsschätzmodell auf der Grundlage der Ausrichtung des Beobachtungsziels ändert. Wenn die Ausrichtung des Beobachtungsziels anders ist, ist die messbare Fläche des Beobachtungsziels anders. Aus diesem Grund ist es, wenn dasselbe Zustandsschätzmodell unabhängig von der Ausrichtung des Beobachtungsziels verwendet wird, nicht möglich, Messdaten dem Zustandsschätzmodell geeignet zuzuordnen. Demzufolge ist es nicht möglich, den Zustand des Beobachtungsziels mit hoher Genauigkeit zu schätzen. Dementsprechend wird das Zustandsschätzmodell auf der Grundlage der Ausrichtung des Beobachtungsziels geändert, um Messdaten dem Zustandsschätzmodell geeignet zuzuordnen, wodurch die Schätzgenauigkeit des Zustands des Beobachtungsziels weiter verbessert wird.
Es ist vorteilhaft, wenn das Beobachtungsziel ein Fahrzeug in der Nähe der Messvorrichtung ist, und die Änderungseinrichtung das Zustandsschätzmodell auf der Grundlage der Richtung der Mittenposition des Beobachtungsziels in Bezug auf die Messvorrichtung und der Ausrichtung des Beobachtungsziels ändert. Die Fläche des Beobachtungsziels, die einem Host-Fahrzeug gegenüberliegt, kann sowohl durch die Richtung der Mittenposition des Beobachtungsziels in Bezug auf die Messvorrichtung als auch durch die Ausrichtung des Beobachtungsziels spezifiziert werden. Aus diesem Grund wird das Zustandsschätzmodell auf der Grundlage beider Arten von Informationen geändert, um Messdaten dem Zustandsschätzmodell geeignet zuzuordnen, wodurch die Schätzgenauigkeit des Beobachtungsziels weiter verbessert wird.
Es ist vorteilhaft, wenn die Änderungseinrichtung ein Zustandsschätzmodell, für das Messdaten verwendet werden, auf der Grundlage eines Zustandsschätzmodells, das in einer vorherigen Schätzung verwendet wurde, eingrenzt. Da eine Änderung des Verhaltens des Beobachtungsziels kontinuierlich ist, werden die Zustandsschätzmodelle gewöhnlich auf der Grundlage des Zustandsschätzmodells, das in der vorherigen Schätzung verwendet wurde, eingegrenzt, wodurch die Möglichkeit einer fehlerhaften Auswahl eines Zustandsschätzmodells verringert wird.
Es ist vorteilhaft, wenn die Änderungseinrichtung die Richtung der Mittenposition des Beobachtungsziels in Bezug auf die Messvorrichtung oder die Ausrichtung des Beobachtungsziels auf der Grundlage des zuvor geschätzten Zustands des Beobachtungsziels schätzt. Auf diese Weise werden zuvor geschätzte Informationen verwendet, und somit wird eine Kontinuität der Schätzung gewährleistet, wodurch die Schätzgenauigkeit des Zustands des Beobachtungsziels weiter verbessert wird.
Es ist vorteilhaft, wenn die Änderungseinrichtung die Ausrichtung des Beobachtungsziels auf der Grundlage von Karteninformationen einer Position, bei der das Beobachtungsziel vorhanden ist, schätzt. Wenn das Beobachtungsziel stationär ist, ist es unmittelbar, nachdem das Beobachtungsziel erfasst wurde, nicht möglich, die Ausrichtung des Beobachtungsziels anhand von Messdaten zu erhalten. Dementsprechend ist es unter der Verwendung von Karteninformationen der Position, an der das Beobachtungsziel vorhanden ist, sogar in dem obigen Fall möglich, die Ausrichtung des Beobachtungsziels zu schätzen.
Es ist vorteilhaft, wenn die Änderungseinrichtung ein Modell des Beobachtungsziels anhand von Messdaten erzeugt und das Zustandsschätzmodell auf der Grundlage der Anzahl von Seiten, die das Modell bilden, ändert. Auf diese Weise wird das Zustandsschätzmodell auf der Grundlage der Anzahl von Seiten des Modells, das aus den Messdaten erzeugt wird, geändert, und somit ist das Änderungskriterium des Zustandsschätzmodells klar, wodurch die Schätzgenauigkeit des Zustands des Beobachtungsziels weiter verbessert wird.
Es ist vorteilhaft, wenn das Zustandsschätzmodell ein Beobachtungsrauschmodell enthält, das Beobachtungsrauschen aufgrund einer Messung der Messvorrichtung als einen Varianzwert repräsentiert, und die Änderungseinrichtung den Varianzwert des Beobachtungsrauschmodells auf der Grundlage der Ausrichtung in Bezug auf die Fläche des Beobachtungsziels ändert. Gewöhnlich ist Beobachtungsrauschen von Messdaten in der Richtung senkrecht zu der Fläche des Beobachtungsziels gering und in der Richtung parallel zu der Fläche des Beobachtungsziels groß. Dementsprechend wird der Varianzwert des Beobachtungsrauschmodells auf der Grundlage der Ausrichtung in Bezug auf die Fläche des Messziels geändert, wodurch die Schätzgenauigkeit des Zustands des Beobachtungsziels weiter verbessert wird.
Es ist vorteilhaft, wenn die Änderungseinrichtung das Beobachtungsrauschmodell auf der Grundlage des Abstands zu dem Beobachtungsziel ändert. Wenn es sich um einen nahen bzw. kurzen Abstand zu dem Beobachtungsziel handelt, ist das Beobachtungsrauschen geringer, da der zu messende Bereich des Beobachtungsziels groß ist. Wenn es sich um einen entfernten bzw. großen Abstand zu dem Beobachtungsziel handelt, ist das Beobachtungsrauschen größer, da der zu messende Bereich des Beobachtungsziels klein ist. Dementsprechend wird das Beobachtungsrauschmodell in Abhängigkeit von dem Abstand zu dem Messziel geändert, wodurch die Schätzgenauigkeit des Zustands des Beobachtungsziels weiter verbessert wird.
Es ist vorteilhaft, wenn das Beobachtungsziel ein Fahrzeug in der Nähe der Messvorrichtung ist, das Zustandsschätzmodell ein Bewegungsmodell, das den Bewegungszustand des nahen Fahrzeugs repräsentiert, und ein Bewegungsrauschmodell enthält, das die Größe einer Änderung eines Lenkwinkels des Bewegungsmodells repräsentiert, und, wenn die Geschwindigkeit des Beobachtungsziels hoch ist, die Änderungseinrichtung die Größe der Änderung des Lenkwinkels in dem Bewegungsrauschmodell im Vergleich zu dem Fall, in dem die Geschwindigkeit des Beobachtungsziels niedrig ist, verringert. Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs hoch ist, schwankt die Lenkung gewöhnlich nicht stark. Wenn die Geschwindigkeit des Beobachtungsziels hoch ist, wird dementsprechend die Größe der Änderung des Lenkwinkels in dem Bewegungsrauschmodell verringert, wodurch die Schätzgenauigkeit des Zustands de Beobachtungsziels weiter verbessert wird.
Es ist vorteilhaft, wenn der Zustand des Beobachtungsziels unter Verwendung von mehreren unterschiedlichen Zustandsschätzmodellen geschätzt wird, geschätzte Varianzwerte des Zustands des Beobachtungsziels berechnet werden und der Zustand des Beobachtungsziels mit dem kleinsten geschätzten Varianzwert ausgegeben wird. Sogar wenn die Positionsbeziehung zu dem Beobachtungsziel oder der Zustand des Beobachtungsziels nicht klar ist, ist es dementsprechend möglich, den Zustand des Beobachtungsziels unter Verwendung eines geeigneten Zustandsschätzmodells auszugeben.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Erfindungsgemäß ist es möglich, den Zustand des Beobachtungsziels mit hoher Genauigkeit zu schätzen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Zustandsschätzvorrichtung dieser Ausführungsform zeigt.
2 ist ein Diagramm, das Variablen zum Schätzen zeigt.
3 ist ein Diagramm, das eine Schätzverarbeitung einer Zustandsschätzvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
4 ist ein Diagramm, das einen Azimutwinkel einer baryzentrischen Position und eine Geschwindigkeitsausrichtung der baryzentrischen Position zeigt.
5 ist ein Diagramm, das ein Änderungskriteriumsbeispiel eines Beobachtungsmodells zeigt.
6 ist ein Diagramm, das ein Rechts-schräg-Hinterbeobachtungsmodell darstellt.
7 ist ein Diagramm, das ein Hinterbeobachtungsmodell darstellt.
8 ist ein Diagramm, das eine Schätzverarbeitung einer Zustandsschätzvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
9 ist ein Diagramm, das eine Schätzverarbeitung einer Zustandsschätzvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
10 ist ein Diagramm, das eine Schätzverarbeitung einer Zustandsschätzvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.
11 ist ein Diagramm, das eine Schätzverarbeitung einer Zustandsschätzvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt.
12 ist ein Diagramm, das eine Modellauswahlverarbeitung der 11 zeigt.
13 ist ein Diagramm, das eine Schätzverarbeitung einer Zustandsschätzvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform zeigt.
14 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Zielfahrzeug und Gruppierungspunktgruppendaten zeigt.
15 ist ein Diagramm, das ein Konzept eines Beobachtungsrauschmodells zeigt.
16 ist ein Diagramm, das eine Schätzverarbeitung einer Zustandsschätzvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform zeigt.
17 ist ein Diagramm, das eine Schätzverarbeitung einer Zustandsschätzvorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform zeigt.
18 ist ein Diagramm, das eine Schätzverarbeitung einer Zustandsschätzvorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform zeigt.
Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen einer Zustandsschätzvorrichtung gemäß der Erfindung genauer mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In sämtlichen Zeichnungen sind dieselben oder äquivalente Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Zustandsschätzvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform zeigt. Eine Zustandsschätzvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform ist in einem Fahrzeug montiert und mit einem LIDAR (Lichterfassung und Entfernungsmessung) 2 elektrisch verbunden.
Das LIDAR 2 ist ein Radar, das ein anderes Fahrzeug unter Verwendung von Laserlicht misst und als eine Messvorrichtung dient. Das LIDAR 2 emittiert Laserlicht und empfängt reflektiertes Licht des emittierten Laserlichts, um eine Punktfolge von Reflexionspunkten zu erfassen. Das LIDAR 2 berechnet Messdaten der erfassten Punktfolge aus der Geschwindigkeit des Laserlichts, der Emissionszeit des Laserlichts und der Empfangszeit des reflektierten Lichts. Die Messdaten enthalten beispielsweise den relativen Abstand zu einem Host-Fahrzeug, die relative Richtung in Bezug auf das Host-Fahrzeug, die Koordinaten, die anhand des relativen Abstands zu dem Host-Fahrzeug und der relativen Richtung in Bezug auf das Host-Fahrzeug berechnet werden, und Ähnliches. Das LIDAR 2 überträgt die Messdaten der erfassten Punktfolge an die Zustandsschätzvorrichtung 1.
Die Zustandsschätzvorrichtung 1 schätzt den Zustand des anderen Fahrzeugs in der Nähe des Host-Fahrzeugs mittels einer Schätzverarbeitung unter Verwendung eines Kalman-Filters.
Insbesondere legt die Schätzverarbeitung 1 zunächst das andere Fahrzeug in der Nähe des Host-Fahrzeugs als ein Zielfahrzeug, das zu beobachten ist, fest und legt den Zustand des Zielfahrzeugs als eine Variable zum Schätzen fest. 2 ist ein Diagramm, das Variablen zum Schätzen zeigt. Wie es in 2 gezeigt ist, sind Variablen zum Schätzen beispielsweise eine Mittenposition (x), eine Mittenposition (y), eine Geschwindigkeit (v), eine Ausrichtung (θ), ein Reifenwinkel (ξ), eine Radbasis (b), eine Länge (l) und eine Breite (w).
Die Zustandsschätzvorrichtung 1 verwendet Messdaten von dem LIDAR 2 für ein vorbestimmtes Zustandsschätzmodell, um die jeweiligen Variablen zu schätzen, und gibt die geschätzten Variablen als Zustandsschätzwerte des Zielfahrzeugs aus. In dieser Ausführungsform wird eine Verarbeitung der Schätzung als Kalman-Filtererneuerungsverarbeitung bezeichnet.
Die Zustandsschätzvorrichtung 1 ändert das Zustandsschätzmodell für die Kalman-Filtererneuerungsverarbeitung auf der Grundlage der Positionsbeziehung zu dem Zielfahrzeug oder des Zustands des Zielfahrzeugs. Aus diesem Grund dient die Zustandsschätzvorrichtung 1 auch als eine Änderungseinrichtung zum Ändern des Zustandsschätzmodells. Wie es im Folgenden beschrieben wird, wird das Zustandsschätzmodell für die Kalman-Filtererneuerungsverarbeitung durch ein Beobachtungsmodell, ein Beobachtungsrauschmodell, ein Bewegungsmodell und ein Bewegungsrauschmodell repräsentiert.
Hier wird das Konzept des Kalman-Filters vereinfacht beschrieben. Das Kalman-Filter selbst ist bekannt, und deshalb wird dessen genaue Beschreibung weggelassen.
Das Kalman-Filter schätzt den Zustand (Zustandsvektor) x_k des Beobachtungsziels, wenn nur eine Beobachtungsgröße (Beobachtungsvektor) z_k beobachtet wird. Aus diesem Grund ist x_k eine Variable, die durch Schätzen erhalten wird. In dieser Ausführungsform entsprechen die Messdaten, die mittels des LIDAR 2 gemessen werden, der Beobachtungsgröße.
Die Beobachtungsgröße z_k zu dem Zeitpunkt k wird durch das in der Gleichung (1) angegebene Beobachtungsmodell ausgedrückt.
[Gleichung 1]

z_k = Hx_k + v_k (1)

Hier ist v_k ein Beobachtungsrauschmodell, das Beobachtungsrauschen, das in ein Beobachtungsmodell eintritt, repräsentiert. Das Beobachtungsrauschen ist beispielsweise ein Fehler, der durch Eigenschaften des LIDAR 2 verursacht wird, oder ein Fehler, der durch die Beobachtung verursacht wird, beispielsweise ein Lesefehler des LIDAR 2. Das Beobachtungsrauschmodell v_k wird durch die Gleichung (2) oder die Gleichung (3) entsprechend einer Normalverteilung mit einem Mittelwert O und einer Varianz R ausgedrückt. [Gleichung 2]
Der Zustand x_k zu dem Zeitpunkt k wird durch das in der folgenden Gleichung (4) angegebene Bewegungsmodell repräsentiert.
[Gleichung 3]

x_k = Ax_k-1 + Bu_k-1 + w_k-1 (4)

Hier ist u_k eine Operationsgröße. w_k ist ein Bewegungsrauschmodell, das Bewegungsrauschen repräsentiert, das in ein Bewegungsmodell eintritt. Das Bewegungsrauschen ist ein Fehler, der auftritt, wenn ein Bewegungszustand, der sich von einem Bewegungszustand unterscheidet, der bei einem Bewegungsmodell angenommen wird, auftritt. In dem Fall eines Bewegungsmodells, bei dem eine einheitliche lineare Bewegung angenommen wird, tritt beispielsweise eine Beschleunigung/Verzögerung auf, und es tritt ein Fehler in der Geschwindigkeit des Beobachtungsziels, ein Fehler in der Geschwindigkeitsrichtung des Beobachtungsziels, wenn die Lenkung schwankt, oder Ähnliches auf. Das Bewegungsrauschmodell w_k wird durch die Gleichung (5) oder die Gleichung (6) entsprechend einer Normalverteilung mit dem Mittelwert O und der Varianz Q ausgedrückt. [Gleichung 4]
Bei dem Kalman-Filter wird unter der Annahme, dass eine Wahrscheinlichkeit p(x_k|z₁, ..., z_k) eine Gauß'sche Verteilung ist, eine Wahrscheinlichkeit p(x_k+1|z₁, ..., z_k+1) des nächsten Zeitpunkts aufeinanderfolgend berechnet. Wenn dieses geschieht, wird die Verteilung des Zustands x_k durch die Gleichung (7) und die Gleichung (8) ausgedrückt.
[Gleichung 5]

x ^_k ^– = Ax ^_k-1 + Bu_k-1 (7)
P_k ^– = AP_k-1A^T + Q (8)
x ^_k ^–: Mittelwert
P_k ^–: Varianzwert

Die Verteilung des Zustands x_k, der durch die Beobachtungsgröße z_k erneuert wird, wird durch die Gleichung (9) und die Gleichung (10) ausgedrückt.
[Gleichung 6]

x ^_k = (H^TR^–1H + (P_k ^–)^–1)^–1(H^TR^–1z_k + (P_k ^–)^–1x ^_k ^–) (9)
P_k = (H^TR^–1H + (P_k ^–)^–1)^–1 (10)

Im Folgenden werden Zustandsschätzvorrichtungen gemäß ersten bis neunten Ausführungsformen genauer beschrieben. Die Zustandsschätzvorrichtungen gemäß den jeweiligen Ausführungsformen werden in Verbindung mit den Nummern der Ausführungsformen mit den Bezugszeichen 11 bis 19 bezeichnet.
[Erste Ausführungsform]
Im Folgenden wird eine Schätzverarbeitung einer Zustandsschätzvorrichtung 11 gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben. 3 ist ein Diagramm, das die Schätzverarbeitung der Zustandsschätzvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
Wie es in 3 gezeigt ist, ändert die Zustandsschätzvorrichtung 11 gemäß der ersten Ausführungsform ein Beobachtungsmodell für die Kalman-Filtererneuerungsverarbeitung auf der Grundlage der Richtung der Mittenposition des Zielfahrzeugs in Bezug auf das LIDAR 2 und der Ausrichtung des Zielfahrzeugs. Als Beobachtungsmodell gibt es acht Beobachtungsmodelle einschließlich eines Hinterbeobachtungsmodells, das für die hintere Fläche des Zielfahrzeugs vorgesehen ist, eines Linksschräg-Hinterbeobachtungsmodells, das für die hintere Fläche und die linke Fläche des Zielfahrzeugs vorgesehen ist, eines Linksbeobachtungsmodells, das für die linke Fläche des Zielfahrzeugs vorgesehen ist, eines Links-schräg-Vorderbeobachtungsmodells, das für die vordere Fläche und die linke Fläche des Zielfahrzeugs vorgesehen ist, eines Vorderbeobachtungsmodells, das für die vordere Fläche des Zielfahrzeugs vorgesehen ist, eines Rechts-schräg-Vorderbeobachtungsmodells, das für die vordere Fläche und die rechte Fläche des Zielfahrzeugs vorgesehen ist, eines Rechtsbeobachtungsmodells, das für die rechte Fläche des Zielfahrzeugs vorgesehen ist, und eines Rechts-schräg-Hinterbeobachtungsmodells, das für die hintere Fläche und die rechte Fläche des Zielfahrzeugs vorgesehen ist. Dementsprechend wählt die Zustandsschätzvorrichtung 11 ein geeignetes Beobachtungsmodell aus den acht Beobachtungsmodellen aus.
Zunächst erzeugt die Zustandsschätzvorrichtung 11 Gruppierungspunktgruppendaten aus Messdaten der Punktfolge von dem LIDAR 2 (S1). Insbesondere wenn das LIDAR 2 eine Punktfolge von Reflexionspunkten erfasst, gruppiert die Zustandsschätzvorrichtung 11 eine Punktfolge innerhalb einer vorbestimmten Strecke, um Gruppierungspunktgruppendaten zu erzeugen. Da die Gruppierungspunktgruppendaten entsprechend einem jeweiligen Fahrzeug erzeugt werden, wenn mehrere Fahrzeuge in der Nähe des Host-Fahrzeugs vorhanden sind, werden mehrere Gruppierungspunktgruppendatenteile erzeugt.
Anschließend erhält die Zustandsschätzvorrichtung 11 die baryzentrische Position der Gruppierungspunktgruppendaten, die in S1 erzeugt wurden (S2). Die baryzentrische Position der Gruppierungspunktgruppendaten entspricht der Mittenposition des Zielfahrzeugs. Aus diesem Grund kann die baryzentrische Position der Gruppierungspunktgruppendaten beispielsweise durch Erzeugen eines Modells eines Fahrzeugs aus den Gruppierungspunktgruppendaten und Berechnen der baryzentrischen Position des Modells erhalten werden.
Die Zustandsschätzvorrichtung 11 berechnet den Azimutwinkel der baryzentrischen Position, die in S2 erhalten wurde, aus der Sicht des LIDAR 2 (S3). Das heißt, die Zustandsschätzvorrichtung 11 berechnet in S3 die Richtung der baryzentrischen Position des Zielfahrzeugs in Bezug auf das LIDAR 2.
Die Zustandsschätzvorrichtung 11 verfolgt die baryzentrische Position, die in S2 erhalten wird, über mehrere vorherige Zeitpunkte und schätzt die Geschwindigkeit der baryzentrischen Position, die in S2 erhalten wurde (S4). Die Zustandsschätzvorrichtung 11 berechnet die Geschwindigkeitsausrichtung der baryzentrischen Position, die in S2 erhalten wurde, mittels Verfolgung und Geschwindigkeitsschätzung in S4 (S5). Das heißt, die Zustandsschätzvorrichtung 11 berechnet die Geschwindigkeitsausrichtung des Zielfahrzeugs in S5.
Anschließend wählt die Zustandsschätzvorrichtung 11 ein Beobachtungsmodell anhand der Differenz zwischen dem Azimutwinkel der baryzentrischen Position, der in S3 berechnet wurde, und der Geschwindigkeitsausrichtung der baryzentrischen Position, die in S5 berechnet wurde, aus (S6).
Die Verarbeitung des S6 wird im Folgenden genauer mit Bezug auf die 4 und 5 beschrieben. 4 ist ein Diagramm, das den Azimutwinkel der baryzentrischen Position und die Geschwindigkeitsausrichtung der baryzentrischen Position zeigt. 5 ist ein Diagramm, das ein Änderungskriteriumsbeispiel eines Beobachtungsmodells zeigt. In 4 repräsentiert O(X0, Y0) den Ursprung des LIDAR 2, und C(x, y) repräsentiert die baryzentrische Position, die in S2 erhalten wird. θ repräsentiert die Geschwindigkeitsausrichtung der baryzentrischen Position C, die in S5 berechnet wird, und ψ repräsentiert die Richtung der baryzentrischen Position C in Bezug auf den Ursprung O und die Richtung, die in S3 berechnet wird.
Wie es in 4 gezeigt ist, subtrahiert die Zustandsschätzvorrichtung 11 zunächst die Richtung ψ, die in S3 berechnet wird, von der Geschwindigkeitsausrichtung θ, die in S5 berechnet wird, um einen Winkel ϕ zu berechnen. Der Winkel ϕ wird durch ϕ = θ – ψ berechnet und ist ein Bereich von 0 bis 2π (360°). Wie es in 5 gezeigt ist, wählt die Zustandsschätzvorrichtung 11 ein Beobachtungsmodell auf der Grundlage des berechneten Winkels ϕ aus.
Wenn der Winkel ϕ gleich oder kleiner als 20° ist, wählt die Zustandsschätzvorrichtung 11 das Hinterbeobachtungsmodell aus, da nur die hintere Fläche des Zielfahrzeugs von dem LIDAR 2 betrachtet werden kann.
Wenn der Winkel ϕ größer als 20° und gleich oder kleiner als 70° ist, wählt die Zustandsschätzvorrichtung 11 das Links-schräg-Hinterbeobachtungsmodell aus, da nur die hintere Fläche und die linke Fläche des Zielfahrzeugs von dem LIDAR 2 betrachtet werden können.
Wenn der Winkel ϕ größer als 70° und gleich oder kleiner als 110° ist, wählt die Zustandsschätzvorrichtung 11 das Linksbeobachtungsmodell aus, da nur die linke Fläche des Zielfahrzeugs von dem LIDAR 2 betrachtet werden kann.
Wenn der Winkel ϕ größer als 110° und gleich oder kleiner als 160° ist, wählt die Zustandsschätzvorrichtung 11 das Links-schräg-Vorderbeobachtungsmodell aus, da nur die vordere Fläche und die linke Fläche des Zielfahrzeugs von dem LIDAR 2 betrachtet werden können.
Wenn der Winkel ϕ größer als 160° und gleich oder kleiner als 200° ist, wählt die Zustandsschätzvorrichtung 11 das Vorderbeobachtungsmodell aus, da nur die vordere Fläche des Zielfahrzeugs von dem LIDAR 2 betrachtet werden kann.
Wenn der Winkel ϕ größer als 200° und gleich oder kleiner als 250° ist, wählt die Zustandsschätzvorrichtung 11 das Rechts-schräg-Vorderbeobachtungsmodell aus, da nur die vordere Fläche und die rechte Fläche des Zielfahrzeugs von dem LIDAR 2 betrachtet werden können.
Wenn der Winkel ϕ größer als 250° und gleich oder kleiner als 290° ist, wählt die Zustandsschätzvorrichtung 11 das Rechtsbeobachtungsmodell aus, da nur die rechte Fläche des Zielfahrzeugs von dem LIDAR 2 betrachtet werden kann.
Wenn der Winkel ϕ größer als 290° und gleich oder kleiner als 340° ist, wählt die Zustandsschätzvorrichtung 11 das Rechts-schräg-Hinterbeobachtungsmodell aus, da nur die hintere Fläche und die rechte Fläche des Zielfahrzeugs von dem LIDAR 2 betrachtet werden können.
Wenn der Winkel ϕ größer als 340° ist, wählt die Zustandsschätzvorrichtung 11 das Hinterbeobachtungsmodell aus, da nur die hintere Fläche des Zielfahrzeugs von dem LIDAR 2 betrachtet werden kann.
Im Folgenden wird ein Beispiel eines Beobachtungsmodells genauer mit Bezug auf 6 und 7 beschrieben. 6 ist ein Diagramm, das ein Rechts-schräg-Hinterbeobachtungsmodell darstellt. 7 ist ein Diagramm, das ein Hinterbeobachtungsmodell darstellt.
Wie es in 6 gezeigt ist, wird ein Fall betrachtet, bei dem nur die hintere Fläche und die rechte Fläche des Zielfahrzeugs von dem LIDAR 2 betrachtet werden können. Wenn in diesem Fall eine Linie für die Gruppierungspunktgruppendaten, die in S1 erzeugt werden, verwendet wird, werden die Gruppierungspunktgruppendaten in eine rechte Gruppierung, die eine Punktfolge aufweist, die auf der rechten Seite angeordnet ist, und eine linke Gruppierung, die eine Punktfolge aufweist, die auf der linken Seite angeordnet ist, gruppiert. Da die Gruppierungspunktgruppendaten eine Punktfolge von Reflexionspunkten aufweisen, entspricht eine Linie, die für die Gruppierungspunktgruppendaten verwendet wird, der vorderen Fläche, der hinteren Fläche, der rechten Fläche und der linke Fläche des Zielfahrzeugs.
Wie es oben beschrieben wurde, beinhalten die Variablen zum Schätzen die Mittenposition (x), die Mittenposition (y), die Geschwindigkeit (v), die Ausrichtung (θ), den Reifenwinkel (ξ), die Radbasis (b), die Länge (l) und die Breite (w) (siehe 2). Aus diesem Grund sind die Variablen in dem Rechts-schräg-Hinterbeobachtungsmodell die folgenden.

Mittenposition (X_R) der rechten Gruppierung
Mittenposition (Y_R) der rechten Gruppierung
Länge (L_R) der Hauptachse der rechten Gruppierung
Azimut (Θ_R) der Hauptachse der rechten Gruppierung
Mittenposition (X_L) der linken Gruppierung
Mittenposition (Y_L) der linken Gruppierung
Länge (L_L) der Hauptachse der linken Gruppierung
Azimut (Θ_L) der Hauptachse der linken Gruppierung

Das Rechts-schräg-Hinterbeobachtungsmodell ist das folgende. X_R = x – l/2 × cos(θ) Y_R = y – l/2 × sin(θ) L_R = W Θ_R = mod(θ + π/2, π) X_L= x + w/2 × sin(θ) Y_L = y – w/2 × cos(θ) L_L = l Θ_L = mod(θ, π)
Wie es in 7 gezeigt ist, wird ein Fall betrachtet, bei dem nur die hintere Fläche des Zielfahrzeugs von dem LIDAR 2 betrachtet werden kann. Wenn in diesem Fall eine Linie für die Gruppierungspunktgruppendaten, die in S1 erzeugt werden, verwendet wird, erfolgt die Gruppierung in eine einzelne Gruppe.
Wie es oben beschrieben wurde, sind die Variablen zum Schätzen die Mittenposition (x), die Mittenposition (y), die Geschwindigkeit (v), die Ausrichtung (θ), der Reifenwinkel (ξ), die Radbasis (b), die Länge (l) und die Breite (w) (siehe 2). Aus diesem Grund sind die Variablen in dem Hinterbeobachtungsmodell die folgenden.

Mittenposition (X) der Gruppierung
Mittenposition (Y) der Gruppierung
Länge (L) der Hauptachse der Gruppierung
Azimut (Θ) der Hauptachse der Gruppierung

Das Hinterbeobachtungsmodell ist das folgende. X = x – l/2 × cos(θ) Y = y – l/2 × sin(θ) L = w Θ = mod(θ + π/2, π)
Die Zustandsschätzvorrichtung 11 bestimmt das Beobachtungsmodell, das in S6 ausgewählt wird, als ein Beobachtungsmodell für die Verwendung für die derzeitige Schätzung (S7).
Anschließend führt die Zustandsschätzvorrichtung 11 die Kalman-Filtererneuerungsverarbeitung unter Verwendung der Gruppierungspunktgruppendaten, die in S1 erzeugt wurden, und des Beobachtungsmodells, das in S7 bestimmt wurde, durch (S8). Zu diesem Zeitpunkt schätzt die Zustandsschätzvorrichtung 11 die Variablen der Mittenposition (x), der Mittenposition (y), der Geschwindigkeit (v), der Ausrichtung (θ), des Reifenwinkels (ξ), der Radbasis (b), der Länge (l) und der Breite (w) und berechnet außerdem eine Varianz (im Folgenden als „geschätzter Varianzwert” bezeichnet) jeder geschätzten Variablen. Der geschätzte Varianzwert entspricht einem Varianzwert P_k, der durch die Gleichung (9) ausgedrückt wird. Die Zustandsschätzvorrichtung 11 gibt die Variablen, die mittels der Kalman-Filtererneuerungsverarbeitung in S8 berechnet wurden, als die Zustandsschätzwerte des Zielfahrzeugs aus (S9).
Auf diese Weise ist es gemäß der Zustandsschätzvorrichtung 11 dieser Ausführungsform möglich, den Zustand eines dynamischen Zielfahrzeugs mit höherer Genauigkeit zu schätzen, da das Zustandsschätzmodell auf der Grundlage der Positionsbeziehung zu dem Zielfahrzeug oder des Zustands des Zielfahrzeugs geändert wird.
Das Beobachtungsmodell wird auf der Grundlage der Differenz zwischen der Richtung der Mittenposition des Zielfahrzeugs in Bezug auf das LIDAR 2 und der Ausrichtung des Zielfahrzeugs geändert, und somit ist es möglich, in geeigneter Weise Messdaten dem Beobachtungsmodell zuzuordnen, wodurch die Schätzgenauigkeit des Zustands des Zielfahrzeugs weiter verbessert wird.
[Zweite Ausführungsform]
Im Folgenden wird eine Schätzverarbeitung einer Zustandsschätzvorrichtung 12 gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. Die zweite Ausführungsform ist grundlegend dieselbe wie die erste Ausführungsform mit der Ausnahme, dass sich das Verfahren zum Auswählen eines Beobachtungsmodells von demjenigen der ersten Ausführungsform unterscheidet. Aus diesem Grund werden im Folgenden nur die sich von der ersten Ausführungsform unterscheidenden Teile beschrieben, und die Beschreibung derselben Teile wie in der ersten Ausführungsform wird nicht wiederholt.
8 ist ein Diagramm, das eine Schätzverarbeitung der Zustandsschätzvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. Wie es in 8 gezeigt ist, grenzt die Zustandsschätzvorrichtung 12 gemäß der zweiten Ausführungsform die Beobachtungsmodelle für die Verwendung für die derzeitige Schätzverarbeitung auf der Grundlage eines Beobachtungsmodells, das in der vorherigen Schätzverarbeitung verwendet wurde, ein.
Gewöhnlich ist eine Änderung des Verhaltens des Fahrzeugs kontinuierlich. Aus diesem Grund ändert sich sogar dann, wenn sich die Positionsbeziehung zu dem Zielfahrzeug oder der Zustand des Zielfahrzeugs im Verlaufe der Zeit ändert, die Fläche des Fahrzeugs, die von dem LIDAR 2 betrachtet werden kann, nur in der Reihenfolge hintere Fläche, linke schräge hintere Fläche, linke Fläche, linke schräge vordere Fläche, vordere Fläche, rechte schräge vordere Fläche, rechte Fläche und rechte schräge hintere Fläche, oder in der umgekehrten Reihenfolge.
Dementsprechend grenzt die Zustandsschätzvorrichtung 12 die Beobachtungsmodelle, die in S6 einer derzeitigen Schätzverarbeitung ausgewählt werden, auf der Grundlage eines Beobachtungsmodells, das in S7 einer vorherigen Schätzverarbeitung bestimmt wurde, ein (S11).
Insbesondere spezifiziert die Zustandsschätzvorrichtung 12 das Beobachtungsmodell, das in S7 der vorherigen Schätzverarbeitung bestimmt wurde. Die Zustandsschätzvorrichtung 12 spezifiziert außerdem zwei Beobachtungsmodelle benachbart zu dem Beobachtungsmodell der oben beschriebenen Reihenfolge oder umgekehrter Reihenfolge. Die Zustandsschätzvorrichtung 12 grenzt ein Beobachtungsmodell, das in S6 der derzeitigen Schätzverarbeitung ausgewählt wird, auf die spezifizierten drei Beobachtungsmodelle ein. Wenn beispielsweise das Beobachtungsmodell, das in S7 der vorherigen Schätzverarbeitung bestimmt wurde, das Hinterbeobachtungsmodell ist, wird ein Beobachtungsmodell, das in S6 der derzeitigen Schätzverarbeitung ausgewählt wird, auf die drei Beobachtungsmodelle des Hinterbeobachtungsmodells, des Rechts-schräg-Hintermodells und des Links-schräg-Hintermodells eingegrenzt.
Wenn in S6 ein Beobachtungsmodell, das anhand der Differenz zwischen dem Azimutwinkel der baryzentrischen Position, die in S3 berechnet wird, und der Geschwindigkeitsausrichtung der baryzentrischen Position, die in S5 berechnet wird, ein Beobachtungsmodell ist, das in S11 eingegrenzt wurde, setzt die Zustandsschätzvorrichtung 12 dieselbe Verarbeitung wie in der ersten Ausführungsform fort.
Wenn in S6 ein Beobachtungsmodell, das anhand der Differenz zwischen dem Azimutwinkel der baryzentrischen Position, die in S3 berechnet wird, und der Geschwindigkeitsausrichtung der baryzentrischen Position, die in S5 berechnet wird, kein Beobachtungsmodell ist, das in S11 eingegrenzt wurde, bestimmt die Zustandsschätzvorrichtung 12, dass das derzeitige Beobachtungsmodell wahrscheinlich fehlerhaft ausgewählt wurde. Dann ändert die Zustandsschätzvorrichtung 12 das Beobachtungsmodell, das in S6 ausgewählt wurde, in das Beobachtungsmodell, das in S7 der vorherigen Schätzverarbeitung bestimmt wurde, oder behandelt den Zustandsschätzwert des Beobachtungsziels, der in der derzeitigen Schätzverarbeitung ausgegeben wird, als unzuverlässig.
Auf diese Weise ist es gemäß der Zustandsschätzvorrichtung 12 der zweiten Ausführungsform möglich, eine fehlerhafte Auswahl eines Beobachtungsmodells zu verringern, da die Beobachtungsmodelle für die Verwendung für die derzeitige Schätzverarbeitung auf der Grundlage des Beobachtungsmodells, das in der vorherigen Schätzverarbeitung verwendet wurde, eingegrenzt werden.
[Dritte Ausführungsform]
Im Folgenden wird eine Schätzverarbeitung einer Zustandsschätzvorrichtung 13 gemäß einer dritten Ausführungsform beschrieben. Die dritte Ausführungsform ist grundlegend dieselbe wie die erste Ausführungsform mit der Ausnahme, dass sich das Verfahren zum Auswählen eines Beobachtungsmodells von demjenigen der ersten Ausführungsform unterscheidet. Aus diesem Grund werden nur die sich von der ersten Ausführungsform unterscheidenden Teile beschrieben, und die Beschreibung derselben Teile wie in der ersten Ausführungsform wird nicht wiederholt.
9 ist ein Diagramm, das eine Schätzverarbeitung einer Zustandsschätzvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt. Wie es oben beschrieben wurde, werden in der ersten Ausführungsform die Richtung der Mittenposition des Zielfahrzeugs in Bezug auf das LIDAR 2 und die Ausrichtung des Zielfahrzeugs auf der Grundlage der Gruppierungspunktgruppendaten, die in 1 erzeugt werden, erhalten. Im Gegensatz dazu werden, wie es in 9 gezeigt ist, gemäß der dritten Ausführungsform die Richtung der Mittenposition des Zielfahrzeugs in Bezug auf das LIDAR 2 und die Ausrichtung des Zielfahrzeugs auf der Grundlage eines Zustandsschätzwerts des Zielfahrzeugs, der in einer vorherigen Schätzverarbeitung ausgegeben wurde, erhalten.
Insbesondere extrahiert die Zustandsschätzvorrichtung 13 die Position (x, y) des Zielfahrzeugs aus einem Zustandsschätzwert des Zielfahrzeugs, der in S9 der vorherigen Schätzverarbeitung ausgegeben wurde, und berechnet die Richtung der Mittenposition des Zielfahrzeugs in Bezug auf das LIDAR 2 aus der extrahierten Position des Zielfahrzeugs (S13). Die Zustandsschätzvorrichtung 13 extrahiert die Geschwindigkeitsausrichtung (θ) des Zielfahrzeugs aus dem Zustandsschätzwert des Zielfahrzeugs, der in S9 der vorherigen Schätzverarbeitung ausgegeben wurde (S14).
Die Zustandsschätzvorrichtung 13 wählt ein Beobachtungsmodell anhand der Differenz zwischen der Richtung der Mittenposition des Zielfahrzeugs in Bezug auf das LIDAR 2, die in S13 berechnet wurde, und der Geschwindigkeitsausrichtung des Zielfahrzeugs, die in S14 extrahiert wurde, aus (S6).
Auf diese Weise wird gemäß der Zustandsschätzvorrichtung 13 der dritten Ausführungsform der Zustandsschätzwert des Zielfahrzeugs, der in der vorherigen Schätzverarbeitung ausgegeben wurde, verwendet, und somit wird eine Kontinuität der Schätzung aufrechterhalten, wodurch die Schätzgenauigkeit des Zustands des Zielfahrzeugs weiter verbessert wird.
[Vierte Ausführungsform]
Im Folgenden wird eine Schätzverarbeitung einer Zustandsschätzvorrichtung 14 gemäß einer vierten Ausführungsform beschrieben. Die vierte Ausführungsform ist grundlegend dieselbe wie die erste Ausführungsform mit der Ausnahme, dass sich das Verfahren zum Auswählen eines Beobachtungsmodells von demjenigen der ersten Ausführungsform unterscheidet. Aus diesem Grund werden nur die sich von der ersten Ausführungsform unterscheidenden Teile beschrieben, und die Beschreibung derselben Teile wie in der ersten Ausführungsform wird nicht wiederholt.
10 ist ein Diagramm, das eine Schätzverarbeitung einer Zustandsschätzvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt. Wie es oben beschrieben wurde, wird gemäß der ersten Ausführungsform die Ausrichtung des Zielfahrzeugs auf der Grundlage der Gruppierungspunktgruppendaten, die in S1 erzeugt werden, erhalten. Im Gegensatz dazu wird, wie es in 10 gezeigt ist, gemäß der vierten Ausführungsform die Ausrichtung des Zielfahrzeugs auf der Grundlage von Karteninformationen erhalten.
Insbesondere erlangt die Zustandsschätzvorrichtung 14 zunächst Karteninformationen (S16). Die Karteninformationen können beispielsweise in einer Speichervorrichtung, die in einem Fahrzeug montiert ist, beispielsweise einem Navigationssystem, gespeichert werden oder können von außerhalb des Fahrzeugs mittels einer Straße-zu-Fahrzeug-Kommunikation oder Ähnlichem erlangt werden.
Anschließend überlagert die Zustandsschätzvorrichtung 14 die baryzentrische Position, die in S2 berechnet wurde, den Karteninformationen, die in S16 erlangt wurden, um die Position zu spezifizieren, bei der das Zielfahrzeug in den Karteninformationen vorhanden ist. Die Zustandsschätzvorrichtung 14 berechnet die Ausrichtung einer Straße auf der Karte an der spezifizierten Position und schätzt die berechnete Ausrichtung der Straße auf der Karte als die Geschwindigkeitsausrichtung des Zielfahrzeugs (S17).
Gemäß der vierten Ausführungsform wird zusätzlich zu der Berechnung der baryzentrischen Position der Gruppierungspunktgruppendaten die Position des Zielfahrzeugs anhand der Gruppierungspunktgruppendaten geschätzt. In S17 kann die Position, bei der das Zielfahrzeug auf der Karte vorhanden ist, auf der Grundlage der geschätzten Position des Zielfahrzeugs spezifiziert werden.
Auf diese Weise wird gemäß der Zustandsschätzvorrichtung 14 der vierten Ausführungsform die Ausrichtung des Zielfahrzeugs auf der Grundlage der Position, bei der das Zielfahrzeug vorhanden ist, geschätzt. Aus diesem Grund ist es beispielsweise, wenn das Zielfahrzeug stationär ist, unmittelbar nachdem das Zielfahrzeug erfasst wurde, möglich, die Ausrichtung des Zielfahrzeugs zu schätzen.
[Fünfte Ausführungsform]
Im Folgenden wird eine Schätzverarbeitung einer Zustandsschätzvorrichtung 15 gemäß einer fünften Ausführungsform beschrieben. Die fünfte Ausführungsform ist grundlegend dieselbe wie die erste Ausführungsform mit der Ausnahme, dass sich das Verfahren zum Auswählen eines Beobachtungsmodells von demjenigen der ersten Ausführungsform unterscheidet. Aus diesem Grund werden nur die sich von der ersten Ausführungsform unterscheidenden Teile beschrieben, und die Beschreibung derselben Teile wie in der ersten Ausführungsform wird nicht wiederholt.
11 ist ein Diagramm, das eine Schätzverarbeitung der Zustandsschätzvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform zeigt, und 12 ist ein Diagramm, das eine Modellauswahlverarbeitung der 11 zeigt. Wie es oben beschrieben wurde, wird gemäß der ersten Ausführungsform ein Beobachtungsmodell auf der Grundlage der Richtung der Mittenposition des Zielfahrzeugs in Bezug auf das LIDAR 2 und der Ausrichtung des Zielfahrzeugs, die anhand der Gruppierungspunktgruppendaten berechnet wurde, ausgewählt. Im Gegensatz dazu wird, wie es in 11 und 12 gezeigt ist, gemäß der fünften Ausführungsform ein Beobachtungsmodell auf der Grundlage der Anzahl der Seiten, die aus den Gruppierungspunktgruppendaten berechnet werden, ausgewählt.
Insbesondere wenn, wie es in 11 gezeigt ist, die Gruppierungspunktgruppendaten in S1 erzeugt wurden, führt die Zustandsschätzvorrichtung 15 die im Folgenden beschriebene Modellauswahlverarbeitung durch (S19).
Die Modellauswahlverarbeitung des S19 wird genauer mit Bezug auf 12 beschrieben.
Die Zustandsschätzvorrichtung 15 berechnet zunächst eine konvexe Hülle der Gruppierungspunktgruppendaten, die in S1 erzeugt wurden (S21). Bei der Berechnung der konvexen Hülle werden zunächst ein rechter Endpunkt und ein linker Endpunkt aus den Gruppierungspunktgruppendaten spezifiziert. Die Punkte der Gruppierungspunktgruppendaten werden aufeinanderfolgend von dem rechten (oder linken) Endpunkt in Richtung der linken Seite (oder der rechten Seite) miteinander verbunden, und wenn der linke (oder rechte) Endpunkt erreicht ist, endet die Verbindung der Punkte. Da die Gruppierungspunktgruppendaten eine Punktfolge von Reflexionspunkten aufweisen, ist die Anzahl der Linien, die in der Berechnung der konvexen Hülle verbunden werden, entsprechend der lateralen Fläche des Zielfahrzeugs gleich eins oder zwei.
Anschließend unterteilt die Zustandsschätzvorrichtung 15 die Seite der konvexen Hülle, die in S21 berechnet wurde (S22). Wie es oben beschrieben wurde, ist die Anzahl der Linien, die in der Berechnung der konvexen Hülle in S21 verbunden werden, entsprechend der lateralen Fläche des Zielfahrzeugs gleich eins oder zwei, da die Gruppierungspunktgruppendaten eine Punktfolge von Reflexionspunkten aufweisen. Aus diesem Grund wird die Seite der konvexen Hülle in S21 unterteilt, wodurch bestimmt wird, welche Fläche des Zielfahrzeugs von dem LIDAR 2 betrachtet werden kann.
Anschließend bestimmt die Zustandsschätzvorrichtung 15, ob die Anzahl der Seiten gleich 1 ist (S23). Wenn bestimmt wird, dass die Anzahl der Seiten gleich 1 ist (S23: JA), bestimmt die Zustandsschätzvorrichtung 15, ob die Länge der Seite kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist (S24). Wenn die Anzahl der Seiten nicht gleich 1 ist (S23: NEIN), bestimmt die Zustandsschätzvorrichtung 15, ob die linke Seite länger als die rechte Seite ist (S31). Der Schwellenwert in S24 ist ein Wert zum Unterscheiden zwischen der vorderen und hinteren Fläche des Fahrzeugs und der linken und rechten Fläche des Fahrzeugs. Aus diesem Grund ist der Schwellenwert in S24 ein Wert zwischen der Breite der vorderen und hinteren Fläche des Fahrzeugs und der Länge der linken und rechten Fläche des Fahrzeugs.
Wenn in S24 bestimmt wird, dass die Länge der Seite kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist (S24: JA), bestimmt die Zustandsschätzvorrichtung 15, ob die Geschwindigkeitsausrichtung des Zielfahrzeugs eine Richtung sich von dem Host-Fahrzeug entfernende ist (S25). Wenn bestimmt wird, dass die Länge der Seite nicht kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist (S24: NEIN), bestimmt die Zustandsschätzvorrichtung 15, ob die Geschwindigkeitsausrichtung des Zielfahrzeugs aus der Sicht des Host-Fahrzeugs rechts ist (S28). Die Geschwindigkeitsausrichtung des Zielfahrzeugs kann mittels verschiedener Verfahren erfasst werden. Wie in der ersten Ausführungsform kann beispielsweise die Geschwindigkeitsausrichtung des Zielfahrzeugs durch Verfolgen der baryzentrischen Position der Gruppierungspunktgruppendaten erhalten werden, oder die Geschwindigkeitsausrichtung des Zielfahrzeugs kann wie in der dritten Ausführungsform aus dem Zustandsschätzwert, der in der vorherigen Schätzverarbeitung ausgegeben wurde, erhalten werden.
Wenn in S25 bestimmt wird, dass die Geschwindigkeitsausrichtung des Zielfahrzeugs eine sich von dem Host-Fahrzeug entfernende ist (S25: JA), wählt die Zustandsschätzvorrichtung 15 das Hinterbeobachtungsmodell aus (S26). Wenn bestimmt wird, dass die Geschwindigkeitsausrichtung des Zielfahrzeugs keine sich von dem Host-Fahrzeugs entfernende ist (S25: NEIN), wählt die Zustandsschätzvorrichtung 15 das Vordermodell aus (S27).
Wenn in S28 bestimmt wird, dass die Geschwindigkeitsausrichtung des Zielfahrzeugs aus der Sicht des Host-Fahrzeugs rechts ist (S28: JA), wählt die Zustandsschätzvorrichtung 15 das Rechtsbeobachtungsmodell aus (S29). Wenn bestimmt wird, dass die Geschwindigkeitsausrichtung des Zielfahrzeugs aus der Sicht des Host-Fahrzeugs nicht rechts ist (S28: NEIN), wählt die Zustandsschätzvorrichtung 15 das Linksbeobachtungsmodell aus.
Wenn in S31 bestimmt wird, dass die linke Seite länger als die rechte Seite ist (S31: JA), bestimmt die Zustandsschätzvorrichtung 15, ob die Geschwindigkeitsausrichtung des Zielfahrzeugs eine sich von dem Host-Fahrzeug entfernende ist (S32). Wenn bestimmt wird, dass die linke Seite nicht länger als die rechte Seite ist (S31: NEIN), bestimmt die Zustandsschätzvorrichtung 15, ob die Geschwindigkeitsausrichtung des Zielfahrzeugs eine sich von dem Host-Fahrzeug entfernende ist (S35).
Wenn in S32 bestimmt wird, dass die Geschwindigkeitsausrichtung des Zielfahrzeugs eine sich von dem Host-Fahrzeug entfernende ist (S32: JA), wählt die Zustandsschätzvorrichtung 15 das Links-schräg-Hinterbeobachtungsmodell aus (S33). Wenn bestimmt wird, dass die Geschwindigkeitsausrichtung des Zielfahrzeugs keine sich von dem Host-Fahrzeug entfernende ist (S32: NEIN), wählt die Zustandsschätzvorrichtung 15 das Rechts-schräg-Vordermodell aus (S34).
Wenn in S35 bestimmt wird, dass die Geschwindigkeitsausrichtung des Zielfahrzeugs eine sich von dem Host-Fahrzeug entfernende ist (S35: JA), wählt die Zustandsschätzvorrichtung 15 das Rechts-schräg-Hinterbeobachtungsmodell aus (S36). Wenn nicht bestimmt wird, dass die Geschwindigkeitsausrichtung des Zielfahrzeugs eine sich von dem Host-Fahrzeug entfernende ist (S35: NEIN), wählt die Zustandsschätzvorrichtung 15 das Links-schräg-Vorderbeobachtungsmodell aus (S37).
In S35 kann bestimmt werden, ob die Geschwindigkeitsausrichtung des Zielfahrzeugs aus der Sicht des Host-Fahrzeugs rechts ist. Wenn in diesem Fall bestimmt wird, dass die Geschwindigkeitsausrichtung des Zielfahrzeugs aus der Sicht des Host-Fahrzeugs rechts ist, kann die Zustandsschätzvorrichtung 15 das Rechts-schräg-Hinterbeobachtungsmodell auswählen (S36). Wenn bestimmt wird, dass die Geschwindigkeitsausrichtung des Zielfahrzeugs aus der Sicht des Host-Fahrzeugs nicht rechts ist, kann die Zustandsschätzvorrichtung 15 das Links-schräg-Vorderbeobachtungsmodell bestimmen (S37).
Wenn das Beobachtungsmodell auf die oben beschriebene Weise ausgewählt wird, bestimmt die Zustandsschätzvorrichtung 15, wie es 11 gezeigt ist, das Beobachtungsmodell, das in S19 ausgewählt wurde, als ein Beobachtungsmodell für die Verwendung bei der derzeitigen Schätzung (S7).
Auf diese Weise wird gemäß der Zustandsschätzvorrichtung 15 der fünften Ausführungsform das Beobachtungsmodell auf der Grundlage der Anzahl der Seiten, die aus den Gruppierungspunktgruppendaten erhalten werden, geändert, und somit ist das Auswahlkriterium des Beobachtungsmodells klar, wodurch die Schätzungsgenauigkeit des Zustands des Zielfahrzeugs weiter verbessert wird.
[Sechste Ausführungsform]
Im Folgenden wird eine Schätzverarbeitung einer Zustandsschätzvorrichtung 16 gemäß einer sechsten Ausführungsform beschrieben. Die sechste Ausführungsform ist grundlegend dieselbe wie die erste Ausführungsform mit der Ausnahme, dass im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform nur ein Beobachtungsrauschmodell eines Beobachtungsmodells geändert wird. Aus diesem Grund werden nur die sich von der ersten Ausführungsform unterscheidenden Teile beschrieben, und die Beschreibung derselben Teile wie in der ersten Ausführungsform wird nicht wiederholt.
13 ist ein Diagramm, das eine Schätzverarbeitung einer Zustandsschätzvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform zeigt. Wie es oben beschrieben wurde, wird gemäß der ersten Ausführungsform ein Beobachtungsmodell auf der Grundlage der Richtung der Mittenposition des Zielfahrzeugs in Bezug auf das LIDAR 2 und der Ausrichtung des Zielfahrzeugs, die anhand der Gruppierungspunktgruppendaten berechnet wird, ausgewählt. Im Gegensatz dazu wird, wie es in 13 gezeigt ist, gemäß der sechsten Ausführungsform ein Beobachtungsrauschmodell auf der Grundlage des Azimutwinkels einer Seite, der anhand der Gruppierungspunktgruppendaten berechnet wird, geändert.
Hier wird die Beziehung zwischen einer Ausrichtung in Bezug auf die Fläche des Zielfahrzeugs und einem Beobachtungsfehler beschrieben.
Im Allgemeinen ist ein Messfehler einer Punktfolge p klein, da das LIDAR 2 eine Auflösung von etwa 10 cm aufweist. Da bei dem LIDAR 2 eine Punktfolge von einem Endabschnitt nicht einfach erfasst werden kann, liegt die Mitte einer Punktfolge, die von dem LIDAR 2 erfasst wird, an einer Position, die gegenüber der Mitte der Fläche des Zielfahrzeugs verschoben ist. Aus diesem Grund ist Beobachtungsrauschen in einer Richtung parallel zu der Fläche des Zielfahrzeugs 3 größer als Beobachtungsrauschen in der Richtung senkrecht zu der Fläche des Zielfahrzeugs 3, da Beobachtungsrauschen in einer Richtung senkrecht zu der Fläche des Zielfahrzeugs 3 gering ist.
14 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Zielfahrzeug und Gruppierungspunktgruppendaten zeigt, und 15 ist ein Diagramm, das das Konzept eines Beobachtungsrauschmodells zeigt. Der Pfeil in 14 repräsentiert die Fahrtrichtung des Zielfahrzeugs.
Wie es in 14 gezeigt ist, wird ein Fall betrachtet, bei dem eine vordere Fläche 3 _A und eine linke Fläche 3 _B des Zielfahrzeugs 3 von dem LIDAR 2 betrachtet werden können und eine Punktfolge p von Reflexionspunkten von Laserlicht, das von dem LIDAR 2 emittiert wird, auf der vorderen Fläche 3 _A und der linken Fläche 3 _B des Zielfahrzeugs 3 erfasst wird.
In diesem Fall wird keine Punktfolge p von dem rechten Abschnitt (in 14 ein oberer linker Abschnitt) der vorderen Fläche 3 _A und dem hinteren Abschnitt (in 14 ein oberer rechter Abschnitt) der linken Fläche 3 _B erfasst. Aus diesem Grund ist die Mitte P_A' der Punktfolge p auf der vorderen Fläche 3 _A zur linken Seite (in 14 eine untere rechte Seite) der vorderen Fläche 3 _A gegenüber der Mitte P_A der vorderen Fläche 3 _A verschoben. Die Mitte P_B ^' der Punktfolge p auf der linken Fläche 3 _B ist zu der Vorderseite (in 14 eine untere linke Seite) der linken Fläche 3 _B gegenüber der Mitte P_B der linken Fläche 3 _B verschoben.
Wie es oben beschrieben wurde, ist die Mittenposition (x, y) eine Variable eines Beobachtungsmodells. Aus diesem Grund wird, wenn die Mittenposition der vorderen Fläche 3 _A auf der Grundlage der Punktfolge p, die von dem LIDAR 2 erfasst wird, berechnet wird, Beobachtungsrauschen in der Richtung parallel zu der vorderen Fläche 3 _A des Zielfahrzeugs 3 größer als Beobachtungsrauschen in der Richtung senkrecht zu der vorderen Fläche 3 _A. Wenn die Mittenposition der linken Fläche 3 _B auf der Grundlage der Punktfolge p, die von dem LIDAR 2 erfasst wird, berechnet wird, wird Beobachtungsrauschen in der Richtung parallel zu der linken Fläche 3 _B des Zielfahrzeugs 3 größer als Beobachtungsrauschen in der Richtung senkrecht zu der linken Fläche 3 _B.
Dementsprechend wird, wie es in 15 gezeigt ist, auch wenn ein Varianzwert R' einer Mittenposition in einem Beobachtungsrauschmodell gewöhnlich durch einen perfekten Kreis repräsentiert wird, der Varianzwert R der Mittenposition in dem Beobachtungsrauschmodell gemäß der sechsten Ausführungsform derart geändert, dass das Beobachtungsrauschen in der Richtung parallel zu der Fläche des Zielfahrzeugs größer als das Beobachtungsrauschen in der Richtung senkrecht zu der Fläche des Zielfahrzeugs wird.
Insbesondere wenn σ_y ein Fehler in der Richtung senkrecht zu der Fläche des Zielfahrzeugs ist, σ_x ein Fehler in der Richtung parallel zu der Fläche des Zielfahrzeugs ist und R_θ eine Rotationsmatrix ist, wird der Varianzwert R der Mittenposition in dem Beobachtungsrauschmodell durch die Gleichung (11) ausgedrückt. Ein Berechnungsverfahren der Gleichung (11) ist in der Gleichung (12) angegeben. [Gleichung 7]
[Gleichung 8]
Im Folgenden wird die Verarbeitung der Zustandsschätzvorrichtung 16 mit Bezug auf 13 beschrieben.
Die Zustandsschätzvorrichtung 16 berechnet die konvexe Hülle der Gruppierungspunktgruppendaten, die in S1 erzeugt wurden (S41) und unterteilt die Seite der berechneten konvexen Hülle (S42). Die Berechnung der konvexen Hülle in S41 ist dieselbe wie die Berechnung der konvexen Hülle (siehe 12) in S21, die von der Zustandsschätzvorrichtung 15 gemäß der fünften Ausführungsform durchgeführt wird.
Anschließend verwendet die Zustandsschätzvorrichtung 16 die Seite, die in S42 in eine oder zwei Linien unterteilt wurde (S43), und berechnet den Azimutwinkel der verwendeten Linie (S44).
Wie es durch die Gleichung (11) ausgedrückt wird, ändert die Zustandsschätzvorrichtung 16 den Varianzwert R der Mittenposition in dem Beobachtungsrauschmodell auf der Grundlage des Azimutwinkels der Linie, die in S44 berechnet wurde (S45).
Die Zustandsschätzvorrichtung 16 bestimmt ein Beobachtungsmodell, das ein Beobachtungsrauschmodell mit dem Varianzwert, der in S45 geändert wird, aufweist, als ein Beobachtungsmodell für die Verwendung für die derzeitige Schätzung (S46).
Auf diese Weise ist es gemäß der Zustandsschätzvorrichtung 16 der sechsten Ausführungsform möglich, die Schätzgenauigkeit des Zustands des Zielfahrzeugs weiter zu verbessern, da der Varianzwert des Beobachtungsrauschmodells auf der Grundlage der Ausrichtung in Bezug auf die Fläche des Zielfahrzeugs geändert wird.
[Siebte Ausführungsform]
Im Folgenden wird eine Schätzverarbeitung einer Zustandsschätzvorrichtung 17 gemäß einer siebten Ausführungsform beschrieben. Die siebte Ausführungsform ist grundlegend dieselbe wie die erste Ausführungsform mit der Ausnahme, dass im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform nur ein Beobachtungsrauschmodell eines Beobachtungsmodells geändert wird. Aus diesem Grund werden im Folgenden nur die sich von der ersten Ausführungsform unterscheidenden Teile beschrieben, und die Beschreibung derselben Teile wie in der ersten Ausführungsform wird nicht wiederholt.
16 ist ein Diagramm, das eine Schätzverarbeitung einer Zustandsschätzvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform zeigt. Wie es oben beschrieben wurde, wird gemäß der ersten Ausführungsform ein Beobachtungsmodell auf der Grundlage der Richtung der Mittenposition des Zielfahrzeugs in Bezug auf das LIDAR 2 und der Ausrichtung des Zielfahrzeugs, die anhand der Gruppierungspunktgruppendaten berechnet wird, ausgewählt. Im Gegensatz dazu wird, wie es in 16 gezeigt ist, gemäß der siebten Ausführungsform ein Beobachtungsrauschmodell auf der Grundlage des Abstands zu dem Zielfahrzeug geändert.
Die Zustandsschätzvorrichtung 17 extrahiert zunächst die Position des Zielfahrzeugs aus dem Zustandsschätzwert des Zielfahrzeugs, der in S9 der vorherigen Schätzverarbeitung ausgegeben wurde. Zu diesem Zeitpunkt kann die Zustandsschätzvorrichtung 17 wie in der ersten Ausführungsform die baryzentrische Position, die aus den Gruppierungspunktgruppendaten, die in S1 der derzeitigen Schätzverarbeitung erzeugt wurden, berechnet wird, anstelle des Zustandsschätzwerts, der in S9 der vorherigen Schätzverarbeitung ausgegeben wurde, verwenden. Anschließend berechnet die Zustandsschätzvorrichtung 17 den Abstand von dem Host-Fahrzeug zu dem Zielfahrzeug anhand der extrahierten Position des Zielfahrzeugs. Die Zustandsschätzvorrichtung 17 ändert das Beobachtungsrauschen in dem Beobachtungsrauschmodell auf der Grundlage des berechneten Abstands von dem Host-Fahrzeug zu dem Zielfahrzeug (S48).
Insbesondere wenn das Host-Fahrzeug nahe bei dem Zielfahrzeug ist, verringert sich das Beobachtungsrauschen, da sich der von dem LIDAR 2 zu messende Bereich des Zielfahrzeugs vergrößert. Wenn das Host-Fahrzeug von dem Zielfahrzeug weit entfernt ist, erhöht sich das Beobachtungsrauschen, da sich der von dem LIDAR 2 zu messende Bereich des Zielfahrzeugs verkleinert. Dementsprechend erhöht die Zustandsschätzvorrichtung 17 das Beobachtungsrauschen in dem Beobachtungsrauschmodell, wenn das Host-Fahrzeug von dem Zielfahrzeug weiter weg ist. Das Beobachtungsrauschen in dem Beobachtungsrauschmodell kann beispielsweise kontinuierlich in Abhängigkeit von dem Abstand von dem Host-Fahrzeug zu dem Zielfahrzeug geändert werden oder kann in einem einzelnen Schritt oder mehreren Schritten in Abhängigkeit von dem Abstand von dem Host-Fahrzeug zu dem Zielfahrzeug geändert werden. In dem letzteren Fall kann beispielsweise ein einzelner Abstand oder es können mehrere Abstände festgelegt werden, und jedes Mal, wenn der Abstand von dem Host-Fahrzeug zu dem Zielfahrzeug den eingestellten Abstand überschreitet, kann das Beobachtungsrauschen in dem Beobachtungsrauschmodell vergrößert werden. Als zu änderndes Beobachtungsrauschen können verschiedene Arten von Rauschen, beispielsweise der Mittenposition der Fläche des Zielfahrzeugs, der Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs und der Ausrichtung des Zielfahrzeugs, verwendet werden.
Die Zustandsschätzvorrichtung 17 bestimmt ein Beobachtungsmodell, das das in S48 geänderte Beobachtungsrauschmodell enthält, als ein Beobachtungsmodell für die Verwendung für die derzeitige Schätzung (S49).
Auf diese Weise wird gemäß der Zustandsschätzvorrichtung 17 der siebten Ausführungsform das Beobachtungsrauschen in dem Beobachtungsrauschmodell auf der Grundlage des Abstands zu dem Zielfahrzeug geändert, wodurch die Schätzgenauigkeit des Zustands des Zielfahrzeugs weiter verbessert wird.
[Achte Ausführungsform]
Im Folgenden wird eine Schätzverarbeitung einer Zustandsschätzvorrichtung 18 gemäß einer achten Ausführungsform beschrieben. Die achte Ausführungsform ist grundlegend dieselbe wie die erste Ausführungsform mit der Ausnahme, dass im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform nur ein Bewegungsrauschmodell geändert wird. Aus diesem Grund werden im Folgenden nur die sich von der ersten Ausführungsform unterscheidenden Teile beschrieben, und die Beschreibung derselben Teile wie in der ersten Ausführungsform wird nicht wiederholt.
17 ist ein Diagramm, das eine Schätzverarbeitung einer Zustandsschätzvorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform zeigt. Wie es oben beschrieben wurde, wird gemäß der ersten Ausführungsform ein Beobachtungsmodell auf der Grundlage der Richtung der Mittenposition des Zielfahrzeugs in Bezug auf das LIDAR 2 und der Ausrichtung des Zielfahrzeugs geändert. Im Gegensatz dazu wird, wie es in 17 gezeigt ist, gemäß der achten Ausführungsform ein Bewegungsrauschmodell eines Bewegungsmodells auf der Grundlage der Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs geändert.
Hier wird ein Bewegungsrauschmodell genauer beschrieben. Wie es oben beschrieben wurde, sind die Variablen zum Schätzen die Mittenposition (x), die Mittenposition (y), die Geschwindigkeit (v), die Ausrichtung (θ), der Reifenwinkel (ξ), die Radbasis (b), die Länge (l) und die Breite (w) (siehe 2). Aus diesem Grund wird ein Bewegungsmodell wie folgt repräsentiert. x: = x + v × cos(θ) y: = y + v × sin(θ) v: = v θ: = θ + v/b × tan(ξ) ξ = ξ b: = b l: = l w: = w
Wenn ein Bewegungsmodell eine einheitliche lineare Bewegung repräsentiert, ist ein Bewegungsrauschmodell, das in das Bewegungsmodell eintritt, beispielsweise wie folgt. σ(x) = 0 σ(y) = 0 σ(v) = Beschleunigung/Verzögerung σ(θ) = 0 σ(ξ) = Lenkänderungsgröße (Größe der Änderung des Lenkwinkels) σ(b) = 0 σ(l) = 0 σ(w) = 0
Auf diese Weise sind die Lenkänderungsgröße und die Beschleunigung/Verzögerung in einem Bewegungsrauschmodell, das in ein Bewegungsmodell eintritt, festgelegt, und gemäß dem Stand der Technik werden diese Werte als feste Werte in dem Bewegungsrauschmodell festgelegt. Wenn sich die Geschwindigkeit des Fahrzeugs erhöht, besteht jedoch die Tendenz, dass die Lenkung wahrscheinlich nicht stark schwankt.
Dementsprechend extrahiert die Zustandsschätzvorrichtung 18 zunächst die Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs aus dem Zustandsschätzwert des Zielfahrzeugs, der in S9 der vorherigen Schätzverarbeitung ausgegeben wurde. Die Zustandsschätzvorrichtung 18 ändert die Lenkänderungsgröße σ(ξ) in dem Bewegungsrauschmodell auf der Grundlage der extrahierten Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs (S51). Insbesondere verringert die Zustandsschätzvorrichtung 18 die Lenkänderungsgröße σ(ξ) in dem Bewegungsrauschmodell, wenn die Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs größer ist. Die Lenkänderungsgröße σ(ξ) kann beispielsweise kontinuierlich in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs oder in einem einzelnen Schritt oder in mehreren Schritten in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs geändert werden. Im letzteren Fall kann/können beispielsweise eine einzelne Geschwindigkeit oder mehrere Geschwindigkeiten festgelegt werden, und jedes Mal, wenn die Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs die festgelegte Geschwindigkeit überschreitet, kann die Lenkänderungsgröße σ(ξ) verringert werden.
Die Zustandsschätzvorrichtung 18 bestimmt das Bewegungsmodell, das das in S51 geänderte Bewegungsrauschmodell aufweist, als ein Bewegungsmodell für die Verwendung für die derzeitige Schätzung (S52).
Auf diese Weise wird gemäß der Zustandsschätzvorrichtung 18 der achten Ausführungsform die Lenkänderungsgröße σ(ξ) in dem Bewegungsrauschmodell verringert, wenn die Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs hoch ist, wodurch die Schätzgenauigkeit des Zustands des Zielfahrzeugs weiter verbessert wird.
[Neunte Ausführungsform]
Im Folgenden wird eine Schätzverarbeitung einer Zustandsschätzvorrichtung 19 gemäß einer neunten Ausführungsform beschrieben. In der ersten Ausführungsform wird ein Beobachtungsrauschmodell für die Verwendung für die Schätzverarbeitung geändert, um den Zustand des Zielfahrzeugs zu schätzen. Im Gegensatz dazu wird gemäß der neunten Ausführungsform der Zustand des Zielfahrzeugs unter Verwendung von mehreren unterschiedlichen Beobachtungsmodellen geschätzt, und der Zustand des Beobachtungsziels, der unter Verwendung eines Beobachtungsmodells geschätzt wird, das den kleinsten geschätzten Varianzwert aufweist, wird ausgegeben.
18 ist ein Diagramm, das eine Schätzverarbeitung einer Zustandsschätzvorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform zeigt. Wie es in 18 gezeigt ist, bereitet die Zustandsschätzvorrichtung 19 mehrere unterschiedliche Beobachtungsmodelle vor (S54). Die in S54 vorzubereitenden Beobachtungsmodelle sind acht Beobachtungsmodelle eines Hinterbeobachtungsmodells, eines Links-schräg-Hinterbeobachtungsmodells, eines Linksbeobachtungsmodells, eines Links-schräg-Vorderbeobachtungsmodells, eines Vorderbeobachtungsmodells, eines Rechts-schräg-Vorderbeobachtungsmodells, eines Rechtsbeobachtungsmodells und eines Rechts-schräg-Hinterbeobachtungsmodells. Obwohl in der folgenden Beschreibung ein Fall beschrieben wird, in dem die Anzahl der Beobachtungsmodelle, die in S54 vorzubereiten sind, acht beträgt, ist die Anzahl der Beobachtungsmodelle nicht besonders beschränkt, solange mindestens zwei Beobachtungsmodelle vorbereitet werden.
Anschließend verwendet die Zustandsschätzvorrichtung 19 die Gruppierungspunktgruppendaten, die in S1 erzeugt wurden, für die acht Beobachtungsmodelle, die in S54 vorbereitet wurden, und führt parallel eine Kalman-Filtererneuerungsverarbeitung durch (S55). Die Kalman-Filtererneuerungsverarbeitung des S55 ist dieselbe wie die Kalman-Filtererneuerungsverarbeitung des S8 der ersten Ausführungsform.
Die Zustandsschätzvorrichtung 19 gibt die jeweiligen Variablen der Mittenposition (x), der Mittenposition (y), der Geschwindigkeit (v), der Ausrichtung (θ), des Reifenwinkels (ξ), der Radbasis (b), der Länge (l) und der Breite (w), die in der jeweiligen Kalman-Filtererneuerungsverarbeitung des S55 berechnet wurden, aus (S56).
Die Zustandsschätzvorrichtung 19 berechnet die geschätzten Varianzwerte der jeweiligen Variablen, die in den jeweiligen Kalman-Filtererneuerungsverarbeitungen des S55 berechnet wurden (S57).
Die Zustandsschätzvorrichtung 19 legt einen Kalman-Filterausgang, der den kleinsten geschätzten Varianzwert unter den acht Kalman-Filterausgängen, die in S56 ausgegeben wurden, aufweist, als einen endgültigen Ausgang fest (S59).
Auf diese Weise ist es gemäß der Zustandsschätzvorrichtung 19 der neunten Ausführungsform sogar dann, wenn die Positionsbeziehung zu dem Zielfahrzeug oder der Zustand des Zielfahrzeugs nicht klar ist, möglich, einen Zustandsschätzwert des Zielfahrzeugs, der unter Verwendung eines geeigneten Beobachtungsmodells geschätzt wird, auszugeben.
Auch wenn oben die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, ist die Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt.
In den obigen Ausführungsformen wurde beispielsweise ein Fall beschrieben, bei dem das Kalman-Filter als die Schätzeinrichtung zum Schätzen des Zustands des Zielfahrzeugs verwendet wird. Es können jedoch beliebige Einrichtungen oder beliebige Filter verwendet werden, solange Messdaten für ein Modell verwendet werden, um den Zustand des Zielfahrzeugs zu schätzen. Es kann beispielsweise ein Teilchenfilter verwendet werden.
Auch wenn in der obigen Ausführungsform ein nahes Fahrzeug in der Nähe des Host-Fahrzeugs als ein Beobachtungsziel beschrieben ist, kann alles, beispielsweise ein Motorrad oder Fahrrad, als ein Beobachtungsziel verwendet werden.
Auch wenn in der ersten Ausführungsform ein Fall beschrieben wurde, bei dem ein Beobachtungsmodell auf der Grundlage der Richtung der Mittenposition des Zielfahrzeugs in Bezug auf das LIDAR 2 und der Ausrichtung des Zielfahrzeugs geändert wird, kann ein Beobachtungsmodell auf der Grundlage nur der Richtung der Mittenposition des Zielfahrzeugs in Bezug auf das LIDAR 2 oder auf der Grundlage nur der Ausrichtung des Zielfahrzeugs geändert werden.
Wenn die Richtung der Mittenposition des Zielfahrzeugs in Bezug auf das LIDAR 2 anders ist, ist die messbare Fläche des Zielfahrzeugs anders. Wenn die Ausrichtung des Zielfahrzeugs anders ist, ist die messbare Fläche des Zielfahrzeugs anders. Aus diesem Grund ist es sogar dann, wenn ein Beobachtungsmodell auf der Grundlage entweder der Richtung der Mittenposition des Zielfahrzeugs in Bezug auf das LIDAR 2 oder der Ausrichtung des Zielfahrzeugs geändert wird, möglich, Messdaten geeignet einem Beobachtungsmodell zuzuordnen. Daher ist es möglich, die Schätzgenauigkeit des Zustands des Zielfahrzeugs zu verbessern.
Die obigen Ausführungsformen können geeignet kombiniert werden. Die erste Ausführungsform und die sechste Ausführungsform können beispielsweise derart kombiniert werden, dass ein Beobachtungsmodell und ein Beobachtungsrauschmodell geändert werden, und die erste Ausführungsform und die achte Ausführungsform können derart kombiniert werden, dass ein Beobachtungsmodell und ein Bewegungsmodell geändert werden.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die Erfindung kann als eine Zustandsschätzvorrichtung verwendet werden, die den Zustand eines nahen Fahrzeugs schätzt.
Bezugszeichenliste

1(11 bis 19): Zustandsschätzvorrichtung
2: LIDAR (Messvorrichtung)
3: Zielfahrzeug

Claims

Zustandsschätzvorrichtung, die Messdaten, die von einer Messvorrichtung gemessen werden, die ein Beobachtungsziel misst, für ein Zustandsschätzmodell verwendet, um einen Zustand des Beobachtungsziels zu schätzen, wobei die Zustandsschätzvorrichtung aufweist: eine Änderungseinrichtung zum Ändern des Zustandsschätzmodells auf der Grundlage einer Positionsbeziehung zu dem Beobachtungsziel oder des Zustands des Beobachtungsziels.
Zustandsschätzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Beobachtungsziel ein Fahrzeug in der Nähe der Messvorrichtung ist, und die Änderungseinrichtung das Zustandsschätzmodell auf der Grundlage einer Richtung einer Mittenposition des Beobachtungsziels in Bezug auf die Messvorrichtung ändert.
Zustandsschätzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Beobachtungsziel ein Fahrzeug in der Nähe der Messvorrichtung ist, und die Änderungseinrichtung das Zustandsschätzmodell auf der Grundlage einer Ausrichtung des Beobachtungsziels ändert.
Zustandsschätzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Beobachtungsziel ein Fahrzeug in der Nähe der Messvorrichtung ist, und die Änderungseinrichtung das Zustandsschätzmodell auf der Grundlage einer Richtung einer Mittenposition des Beobachtungsziels in Bezug auf die Messvorrichtung und einer Ausrichtung des Beobachtungsziels ändert.
Zustandsschätzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Änderungseinrichtung ein Zustandsschätzmodell, für das Messdaten verwendet werden, auf der Grundlage eines Zustandsschätzmodells, das in einer vorherigen Schätzung verwendet wurde, eingrenzt.
Zustandsschätzvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Änderungseinrichtung die Richtung der Mittenposition des Beobachtungsziels in Bezug auf die Messvorrichtung oder die Ausrichtung des Beobachtungsziels auf der Grundlage eines zuvor geschätzten Zustands des Beobachtungsziels schätzt.
Zustandsschätzvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Änderungseinrichtung die Ausrichtung des Beobachtungsziels auf der Grundlage von Karteninformationen einer Position, bei der das Beobachtungsziel vorhanden ist, schätzt.
Zustandsschätzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Änderungseinrichtung ein Modell des Beobachtungsziels anhand von Messdaten erzeugt und das Zustandsschätzmodell auf der Grundlage einer Anzahl von Seiten, die das Modell bilden, ändert.
Zustandsschätzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Zustandsschätzmodell ein Beobachtungsrauschmodell enthält, das Beobachtungsrauschen aufgrund einer Messung der Messvorrichtung als einen Varianzwert repräsentiert, und die Änderungseinrichtung den Varianzwert des Beobachtungsrauschmodells auf der Grundlage einer Ausrichtung in Bezug auf eine Fläche des Beobachtungsziels ändert.
Zustandsschätzvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Änderungseinrichtung das Beobachtungsrauschmodell auf der Grundlage eines Abstands zu dem Beobachtungsziel ändert.
Zustandsschätzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Beobachtungsziel ein Fahrzeug in der Nähe der Messvorrichtung ist, das Zustandsschätzmodell ein Bewegungsmodell, das einen Bewegungszustand des nahen Fahrzeugs repräsentiert, und ein Bewegungsrauschmodell, das eine Größe einer Änderung eines Lenkwinkels in dem Bewegungsmodell repräsentiert, enthält, und wenn die Geschwindigkeit des Beobachtungsziels hoch ist, die Änderungseinrichtung eine Größe einer Änderung eines Lenkwinkels in dem Bewegungsrauschmodell im Vergleich zu dem Fall, in dem die Geschwindigkeit des Beobachtungsziels niedrig ist, verringert.
Zustandsschätzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Zustand des Beobachtungsziels unter Verwendung von mehreren unterschiedlichen Zustandsschätzmodellen geschätzt wird, geschätzte Varianzwerte des Zustands des Beobachtungsziels berechnet werden und der Zustand des Beobachtungsziels mit dem kleinsten geschätzten Varianzwert ausgegeben wird.