JP2007516906A - 道路曲率推定システム - Google Patents
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Abstract
Description
図1を参照すると、ホスト車両12に組み込まれた、予測衝突検知システム10は、ホスト車両12の外部の物体を検知するためのレーダーシステム14、およびホスト車両12の動きを検知するための、ヨーレートセンサ16、例えばジャイロセンサおよび速度センサ18を含む、1組のセンサを備える。ヨーレートセンサ16および速度センサ18によって、それぞれ、ホスト車両12のヨーレートおよび速度の計測値が得られる。レーダーシステム14、例えばドップラー(Doppler)レーダーシステムは、アンテナ20およびレーダープロセッサ22を備え、このレーダープロセッサ22は、アンテナ20が送信して、その視野にある物体によって反射される、RF信号を生成する。レーダープロセッサ22は、アンテナ20で受信される、関連する反射RF信号を復調して、アンテナ20が送信するRF信号によって照射される1つまたは複数の物体に応答する信号を検出する。例えば、レーダーシステム14によって、ホスト車両12固定座標における、ターゲット距離、距離変化率および方位角(azimuth angle)の計測値が得られる。
図6を参照すると、ヘディング方向を定義する、ヘディング角θは次式で定義される:
道路曲率パラメータC0、C1は、ホスト車両12は、道路34の中心線41または関連するホストレーン38に沿って移動するという仮定に基づいて、ホスト車両12内の運動センサ(ヨーレートセンサ16および速度センサ18)からのデータを用いて推定される。
ターゲットが拘束条件によって拘束されている可能性が高いかどうか、そうであるならば、最も可能性の高い拘束条件は何かを判定するために、ステップ(514)からステップ(524)までのプロセスに戻って;ターゲットは同一の道路34を追従するという仮定に従って、ターゲット車両36が特定のレーンを走行していると分かっている場合には、そのレーンの推定道路パラメータを、ターゲット動力学を推定する主フィルタにおける拘束として使用するのが望ましいことになる。しかしながら、ターゲット車両36が現在そのレーンにいるかという知識は、特に、ターゲットが曲線道路34を移動しているときに、通常は入手不能である。道路方程式(8)は、ホスト中心座標系においてホストレーン38に対してのみであるので、拘束フィルタリングには、ターゲットがどのレーンにいるかを知ることが必要であり、異なるレーンに対しては異なる拘束方程式が必要となる。
拘束方程式:
拘束条件:可能性のあるNC拘束条件の中で
多重拘束(MC)推定アルゴリズムは、各拘束に関連する尤度(likelihood)関数および確率の計算とともに、非拘束状態推定
ターゲット車両36が道路34に追従していないか、またはレーンを変更しているときに、ターゲット動力学状態変数に道路拘束を課すると、結果として不正確な推定が得られて、それは関連する非拘束推定値を使用するよりも悪くなることがある。しかしながら、ノイズ関連推定誤差によって、正しい道路拘束が不適正に見えることがある。したがって、拘束が適正である場合、例えばターゲット車両36が特定のレーンを追従している場合には、それらの拘束を有効に維持し、それらが不適正な場合、例えばターゲット車両36がそのレーンから逸脱する場合に、それらを迅速に取り除くことのできる手段を組み込むのが有益である。非拘束ターゲット状態推定は、独立のターゲット状態推定値を提供することから、道路拘束妥当性確認(road constraint validation)において有用な役割を果たす。
次の場合にH0を採択
多重拘束(MC)推定アルゴリズムの別の態様において、仮説検定に使用される拘束状態推定値は、すべての拘束ターゲット状態推定値の複合組合せではなく、別個の拘束ターゲット状態推定値の、最も可能性の高いものである(すなわち、「勝者がすべて取る」戦略による)。この最も可能性の高い拘束状態推定値が適正である場合、すなわち、最も可能性の高い状態推定値が、非拘束状態推定に対応する、例えば一致する、場合には、ターゲット状態は、最も可能性の高い拘束状態推定値と非拘束状態推定値とを融合させることによって与えられ、そうでない場合には、ターゲット状態は、非拘束状態推定によって与えられる。
それぞれ前輪63および後輪65における横力Fyf、Fyrが与えられると、関連するスリップ角αf、αrが、式(72)、(75)および(76)から次のように得られる。
δ=前輪における操舵角(ラジアン)
L=ホイールベース(m)
R=回転半径(m)
U=縦速度(m/sec)
g=重力加速度定数=9.81m/sec2
Wf=フロントアクスル上の荷重(kg)
Wr=リアアクスル上の荷重(kg)
Cαf=フロントタイヤのコーナリング剛性(kgy/rad)
Cαr=リアタイヤのコーナリング剛性(kgy/rad)
K=アンダーステア勾配(rad/g)
ay=横加速度(g)
アンダーステアを示す車両12に対して、
操舵角αで操舵される車両12は、ヨーレートωを発生し、このヨーレートは、縦速度Uおよび回転半径Rと次式で関係づけられる。
第8の態様によれば、曲率推定器70は、第1の曲率プロセッサ72を含み、この第1の曲率プロセッサは、ホスト状態フィルタ52.1からのホスト状態
図23を参照すると、道路曲率推定サブシステム42の第10の態様によれば、異なる種類の道路が、単一の包括的クロソイドモデルを使用するのではなく、異なるモデルで表わされ、それによって、少ない自由度のために、クロソイドモデルの1つまたは2つ以上の係数を拘束することで得られる、少ない自由度を有するモデルによって特徴づけられる道路区間に対して、推定精度の向上が得られる。例えば、直線道路区間76に対して、クロソイドモデルは、y=0の経路式に対応して、C=0−>C0=C1=0となり、2次曲線道路区間80に対しては、クロソイドモデルは、経路方程式
多重モデルシステム82は、連続(ノイズ)不確定性ならびに不連続(「モデル」または「モード」)不確定性の両方を有し、そのためにハイブリッドシステムと呼ばれる。多重モデルシステム82は、ベース状態モデル、モード状態、およびモードジャンププロセスによって特徴づけられると仮定される。
モード状態、またはモードは、r個の可能性のあるモードの1つと仮定され、
次いで、ステップ(2406)において、それぞれのモードに対する、伝播されたモード条件推定値および共分散が結合されて、以下が得られる。
図27を参照すると、別の態様によれば、予測衝突検知システム10.1は、複数の道路曲率推定サブシステム42.1、42.2、...、42.Nを含み、これらのそれぞれは、上述した道路曲率推定サブシステム42、42’または42’’の様々な態様のいずれか1つに従って、例えば、図4、19、23、25、26に示すように動作する。例えば、一態様においては、予測衝突検知システム10.1には、第1の道路曲率推定サブシステム42.1および第2の道路曲率推定サブシステム42.2が組み込まれており、第1の道路曲率推定サブシステム42.1は、ホスト車両計測値に応答する道路曲率推定サブシステム42であり、第2の道路曲率推定サブシステム42.2は、車両ナビゲーションシステム86および関連するマップシステム88からの計測値に応答する道路曲率推定サブシステム42’である。
第2の道路曲率推定サブシステム42.2から、対応する曲率推定は、Cg(l)で与えられ、対応する誤差分散はRgで与えられ、ここでRgは一般に一定のスカラーである。
カルマンフィルタは、1組のノイズの多い計測値から、ノイズにさらされる運動系の状態および関連する共分散を推定するために使用される。
運動系は次式で定義される。
フィルタリングプロセスにおける第1のステップは、時間kにおける状態
Claims (19)
- a.道路上の車両の縦速度を計測し、それに応答して縦速度の測度を生成するように適合された速度センサ;
b.前記車両のヨーレートを計測し、それに応答してヨーレートの第1の測度を生成するように適合されたヨーレートセンサ;
c.前記車両の少なくとも1つの操舵輪に関連する操舵角を計測し、それに応答して操舵角の第1の測度を生成するように適合された操舵角センサ;および
d.前記速度センサと、前記角速度センサと、前記操舵角センサとに動作可能に結合されたプロセッサ、
を含み、前記車両の前記縦速度が閾値よりも大きい場合には、前記プロセッサは、前記ヨーレートの第1の測度と、前記縦速度の測度とに応答して、前記道路の曲率を推定するように適合されており、前記車両の前記縦速度が閾値よりも小さい場合には、前記プロセッサは、前記道路の曲率に拘わらず、前記操舵角の測度と、前記縦速度の測度とに応答して、前記道路の少なくとも1つの曲率パラメータの推定値を生成するように適合されている、道路曲率推定システム。 - プロセッサが、少なくとも1つのカルマンフィルタを含み、該少なくとも1つのカルマンフィルタは、縦速度の測度並びに少なくとも次の一方:ヨーレートの第1の測度、および操舵角の測度と縦速度の測度とに応答するヨーレートの第2の測度に応答して、少なくとも1つの曲率パラメータの推定値を生成するように適合されており、前記少なくとも1つの曲率パラメータは、道路の曲率を表す、請求項1に記載の道路曲率推定システム。
- 少なくとも1つのカルマンフィルタが、第1および第2のカルマンフィルタを含み、前記第1のカルマンフィルタは、縦速度の測度と、ヨーレートの第1または第2の測度とに応答して、ホスト状態の推定値を含む出力を生成するように適合されており、前記ホスト状態は、ヨーレート、ヨー加速度、縦速度および縦加速度を含み、前記第2のカルマンフィルタは、前記第1のカルマンフィルタからの前記出力に応答して、少なくとも1つの曲率パラメータの推定値を生成するように適合されている、請求項1に記載の道路曲率推定システム。
- プロセッサが、少なくとも1つのカルマンフィルタを含み、該少なくとも1つのカルマンフィルタは、縦速度の測度とヨーレートの第1または第2の測度とに応答して、車両の軌跡の推定値を含む出力を生成するように適合されており、前記プロセッサは、前記軌跡のカーブフィットから少なくとも1つの曲率パラメータの少なくとも1つの推定値を求めるように適合されている、請求項1に記載の道路曲率推定システム。
- カーブフィットが、スライドウィンドをまたいで行われる、請求項4に記載の道路曲率推定システム。
- スライドウィンドの長さが、少なくとも1つの曲率パラメータの少なくとも1つの推定値に応答するように適合されている、請求項5に記載の道路曲率推定システム。
- a.道路上の車両の縦速度を計測し、それに応答して縦速度の測度を生成するように適合された速度センサ;
b.前記車両のヨーレートの測度の供給源;および
c.前記速度センサと、前記ヨーレートの測度の前記供給源とに動作可能に結合されたプロセッサ、
を含み、前記プロセッサは少なくとも1つのカルマンフィルタを含み、該少なくとも1つのカルマンフィルタは、前記縦速度の測度と前記ヨーレートの測度とに応答して、少なくとも1つの曲率パラメータに関連する推定値を生成するように適合されており、前記少なくとも1つの曲率パラメータは、前記道路の曲率を表し、少なくとも1つの前記カルマンフィルタは、スライドウィンドを含む、道路曲率推定システム。 - スライドウィンドの長さが、少なくとも1つの曲率パラメータの少なくとも1つの推定値に応答するように適合されている、請求項7に記載の道路曲率推定システム。
- a.道路上の車両の縦速度を計測し、それに応答して縦速度の測度を生成するように適合された速度センサ;
b.前記車両のヨーレートの測度の供給源;および
c.前記速度センサと、前記ヨーレートの測度の前記供給源とに動作可能に結合されたプロセッサ、
を含み、前記プロセッサは、第1および第2のカルマンフィルタを含み、前記第1のカルマンフィルタは、前記縦速度の測度と前記ヨーレートの測度とに応答して、複数のホスト状態変数の推定値を含む出力を生成するように適合されており、前記複数のホスト状態変数は、ヨーレート、ヨー加速度、縦速度および縦加速度を含み、前記第2のカルマンフィルタは、複数の前記ホスト状態変数から計算される計測値に応答して、少なくとも1つの状態変数の推定値を生成するように適合されており、少なくとも1つの曲率パラメータは、前記第2のカルマンフィルタの少なくとも1つの状態変数から計算される、道路曲率推定システム。 - 第2のカルマンフィルタの少なくとも1つの状態変数が、曲率の時間微分に関係する、請求項9に記載の道路曲率推定システム。
- a.道路上の車両の縦速度を計測し、それに応答して縦速度の測度を生成するように適合された速度センサ;
b.前記車両のヨーレートの測度の供給源;および
c.前記速度センサと、前記ヨーレートの測度の前記供給源とに動作可能に結合されたプロセッサ、
を含み、前記プロセッサは、対応する複数の異なる道路モデルに関連する複数の曲率推定器を含み、前記曲率推定器のそれぞれは、対応する前記異なる道路モデルの少なくとも1つの関連する曲率パラメータを推定するように適合されており、前記プロセッサは、前記異なる道路モデルの最も可能性の高いものを、最も可能性の高い道路モデルとして選択し、前記プロセッサは、前記最も可能性の高い道路モデルの前記少なくとも1つの曲率パラメータを、前記道路の曲率の推定値として出力する、道路曲率推定システム。 - プロセッサが、マルコフ連鎖を特徴とするモードジャンププロセスを組み入れた相互作用多重モデルアルゴリズムを含む、請求項11に記載の道路曲率推定システム。
- 相互作用多重モデルアルゴリズムが、
a.モード条件フィルタ初期化プロセス;
b.モード条件状態伝播プロセス;
c.モード条件状態伝播と共分散伝播との組合せ;
d.モード条件更新プロセス;
e.確率評価および更新プロセス;および
f.状態推定値および共分散推定値を出力するプロセスを含む、請求項12に記載の道路曲率推定システム。 - 複数の異なる道路モデルが、直線道路モデル、2次曲線道路モデル、およびクロソイド道路モデルから選択される、少なくとも2つの道路モデルを含む、請求項11に記載の道路曲率推定システム。
- a.道路上のホスト車両の縦速度の測度と前記ホスト車両のヨーレートの測度とに応答して、第1の組の少なくとも1つの第1の曲率パラメータを推定するように適合された、第1の道路曲率推定サブシステム、前記ホスト車両の位置の測度に応答するマップデータベースからの第2の組の少なくとも1つの第2の曲率パラメータの測度に応答して、前記第2の組の少なくとも1つの第2の曲率パラメータを推定するように適合された、第2の道路曲率推定サブシステム、前記道路上を移動するターゲット車両のレーダー計測値に応答して第3の組の少なくとも1つの第3の曲率パラメータを推定するように適合された、第3の道路曲率推定サブシステムから選択される、複数の道路曲率推定サブシステム;および
b.前記第1の組の少なくとも1つの第1の曲率パラメータ、前記第2の組の少なくとも1つの第2の曲率パラメータ、および前記第3の組の少なくとも1つの第3の曲率パラメータの内の、少なくとも2つを融合して、第4の組の少なくとも1つの第4の曲率パラメータを、前記道路の曲率の推定値として、生成するように適合されたプロセッサ、
を含む道路曲率推定システム。 - 第2の道路曲率推定サブシステムが、
a.ホスト車両の位置の測度を提供するように適合された車両ナビゲーションシステム;
b.前記位置の測度に応答して第2の組の少なくとも1つの第2の曲率パラメータの測度を提供するように適合されたマップデータベース;および
c.前記第2の組の少なくとも1つの第2の道路曲率パラメータを推定するように適合されたカルマンフィルタ、
を含む、請求項15に記載の道路曲率推定システム。 - 第3の道路曲率推定サブシステムが、
a.ターゲット車両の軌跡の測度を提供するように適合されたレーダーセンサ;
b.前記ターゲット車両の前記軌跡の測度に応答して、ターゲット状態ベクトルを提供するように適合された拡張カルマンフィルタ;および
c.前記ターゲット状態ベクトルに応答する第3の組の少なくとも1つの第3の曲率パラメータの測度に応答して、前記第3の組の少なくとも1つの第3の曲率パラメータの推定値を生成するように適合された、曲率フィルタ、
を含む、請求項15に記載の道路曲率推定システム。 - プロセッサが、第1の組の少なくとも1つの第1の曲率パラメータ、第2の組の少なくとも1つの第2の曲率パラメータ、および第3の組の少なくとも1つの第3の曲率パラメータの内の、少なくとも2つの重みづけ組合せから、少なくとも1つの第4の曲率パラメータを生成する、請求項15に記載の道路曲率推定システム。
- プロセッサが、第1の組の少なくとも1つの第1の曲率パラメータに関連する第1の誤差共分散、第2の組の少なくとも1つの第2の曲率パラメータに関連する第2の誤差共分散、および第3の組の少なくとも1つの第3の曲率パラメータに関連する第3の誤差共分散の内の、少なくとも2つの重みづけ組合せによる少なくとも1つの第4の曲率パラメータに関連する、誤差共分散を生成する、請求項15に記載の道路曲率推定システム。
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