JP2008020365A - ナビゲーション装置、位置検出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】移動体の位置を検出するナビゲーション装置1において、移動体の挙動情報を検出する自律センサ12,13と、自律センサによる検出情報を累積して移動体の慣性測位位置を検出する慣性測位手段10aと、時刻tの、慣性測位位置の誤差分散、自律センサのセンサ誤差分散及び計算誤差を、移動体の移動モデルに基づく更新式に適用して、時刻t+1の前記誤差分散を漸化的に算出する誤差分散算出手段10bと、を有することを特徴とする。
【選択図】図1
Description
誤差分散算出手段10bによる誤差分散の導出について詳細に説明する。本実施形態では、車両の位置を推定するダイナミックスモデルを設定する。時刻tの自車両の位置情報及びセンサ情報をダイナミックスモデルに入力すると、ダイナミックスモデルは時刻t+1の推定位置を出力する。そこで、ダイナミックスモデルを変形して時刻tの誤差分散から時刻t+1の推定位置の誤差分散を導出する。なお、ダイナミックスモデルについては後述する。
Ut=(vt,wt)
Xt、Utの入力により自車両の位置を推定する式(以下、単にダイナミックスモデルという)をf(Xt,Ut)とすれば、時刻t+1における自車両の位置Xt+1は次のように表すことができる。
但し、ntは量子化や計算の丸め誤差によって生じる誤差である。
式(2)を線形化するためテーラー展開する。
= f(X^t+ΔXt,U^t+ΔUt)+nt
≒ f(X^t,U^t)+ JxΔXt + JuΔUt + nt
= X^t+1 + ΔXt+1
但し、Jx、Juは次のように表され、また、3行目から4行目にかけて式(2)の関係を用いた。
また、3行目と4行目から次の関係が得られるので、この式から誤差分散を導出する更新式を求めることができる。
ΔXt+1 = JxΔXt + JuΔUt + nt
以上から、推定位置の誤差分散は次のように表すことができる。式(3)が誤差分散を漸化的に導出する更新式となる。但し、
ΣXt=E(ΔXtΔXt T)、ΣUt=E(ΔUtΔUt T)、Σn=E(ΔnΔnT)
と置いた(右上のTは転置行列を表す)。Eは期待値を表す記号であり、したがってΣは共分散行列を示す。
第2項:センサ値の誤差
第3項:計算の丸め誤差、その他の要因による誤差
したがって、更新式から分かるように、時刻t=0のΣX0、ΣU0、Σnをそれぞれ決定すれば、推定位置の誤差分散を漸化的に導出することができる。
続いて、ダイナミックスモデルについて説明する。図3はダイナミックスモデルの一例として幾何学車両モデルを示す図である。なお、本実施形態のダイナミックスモデルは一例であり、その他のモデルを適宜設定しても本実施形態の誤差分散の導出に好適に用いることができる。
A.車速センサ12により検出される4つの車輪の平均の車速を車速Vstrと近似する。
B.車速Vstrを車両の車長方向と車幅方向に分解する。分解するため舵角センサにより舵角αを検出する。
V_model_x = Vstr×cos(α)
・車幅方向の速度
V_model_fy = Vstr×sin(α)
C.重心の並進速度・回転角速度を算出する。車両の後輪の位置における横方向の並進速度をゼロと仮定して、前輪位置からの重心までの距離に応じて重心位置の並進速度・回転角速度を算出する。
K_wheelbase = Lr/L
・重心の車長方向の並進速度〔m/s〕
V_model_x
・重心の車幅方向の並進速度〔m/s〕
V_model_gy = V_model_fy×K_wheelbase
・重心回転角速度〔rad/s〕
yaw_model_g = V_model_fy/L
以上からVt、Wtは次のようになる。
yt+1= yt+ V_model_gy×St
θt+1= θt+ wt×St
以上のように、ダイナミックスモデルを設定することで、車両の真の位置・方位及び並進速度・回転角速度を算出する関数形(ダイナミックスモデル)を導出することができる。
信頼性誤差楕円 = (X−X*)TΣXt -1(X−X*) = D …(4)
X*は「自車位置(測位位置)」であり、ΣXtは「自車位置の誤差分散(更新式の第1項)」であるので、適当な存在確率を想定しマハラノビス距離Dを入力すれば、誤差楕円算出手段10cは、信頼性誤差楕円を決定することができる。
10 ナビECU
11 GPS受信器
12 車速センサ
13 ヨーレートセンサ
14 地図DB
15 入力装置
16 表示装置
Claims (3)
- 移動体の位置を検出するナビゲーション装置において、
前記移動体の挙動情報を検出する自律センサと、
前記自律センサによる検出情報を累積して前記移動体の慣性測位位置を検出する慣性測位手段と、
時刻tの、前記慣性測位位置の誤差分散、前記自律センサのセンサ誤差分散及び計算誤差を、前記移動体の移動モデルに基づく更新式に適用して、時刻t+1の前記誤差分散を漸化的に算出する誤差分散算出手段と、
を有することを特徴とするナビゲーション装置。 - 前記慣性測位位置、前記誤差分散、及び、マハラノビス距離により信頼性誤差楕円を算出する誤差楕円算出手段と、
前記信頼性誤差楕円が、所定領域と少なくとも一部が重複するか否かに基づき前記所定領域内に前記移動体が存在するか否かを判定する判定手段と、
を有することを特徴とする請求項1記載のナビゲーション装置。
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