JP2008032434A

JP2008032434A - 車両の方向特定方法，および，車両方向特定装置。

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Publication number: JP2008032434A
Application number: JP2006203643A
Authority: JP
Inventors: Minoru Okada; 岡田　　稔; Mamoru Sawada; 護沢田; Takehito Fujii; 丈仁藤井; Hiromichi Tanaka; 博道田中
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-07-26
Filing date: 2006-07-26
Publication date: 2008-02-14
Anticipated expiration: 2026-07-26
Also published as: DE102007034354B9; GB2440644A; JP4983132B2; DE102007034354B4; US8170797B2; DE102007034354B8; GB0714521D0; GB2440644B; US20110093198A1; US7885765B2; DE102007034354A1; US20080027645A1

Abstract

【課題】局所測地座標における車両の向きを特定すること
【解決手段】ＧＰＳアンテナ１０それぞれが車両の前後方向に沿って配置されていることから、これらＧＰＳアンテナ１０の位置それぞれをつなぐ直線に基づいて、車両の前後方向に沿った軸の向きを特定することができる。また、ＧＰＳ信号からは、周知のように高い精度で速度ベクトルを特定できるため、そのような精度の高い速度ベクトルに基づいて上述のように位置を特定することは、結果的に精度よくＧＰＳアンテナ１０の位置および車両の向きを特定できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、局所測地座標における車両の向きを特定する方法およびその装置に関する。

従来、車両にＧＰＳ（Global Positioning System ）衛星から送信されるＧＰＳ信号を受信するためのＧＰＳアンテナを備え、これにより受信されるＧＰＳ信号に基づいて車両の状態を推定する技術が用いられている。

例えば、ＧＰＳ信号で特定される現在位置から車両の移動速度を推定し、この移動速度に基づいて車両（主にタイヤの空気圧）の状態を判断する、という技術などがある（特許文献１参照）。
特開２００５−１８６７３９号公報

しかし、従来は、ＧＰＳ信号で点としての現在位置を特定しているだけであるため、ＧＰＳアンテナの位置を基準とする車両の現在位置や移動速度を推定することしかできず、局所測地座標における車両の向きまでを特定することはできなかった。

車両の向きを特定することができれば、局所測地座標上での車両の挙動，言い換えれば車両の周辺環境における挙動をチェックすることができるようになるため好適である。
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、局所測地座標における車両の向きを特定するための技術を提供することである。

上記課題を解決するため請求項１に記載の車両の方向特定方法は、まず、速度特定手順によって、少なくとも車両の前端側および後端側それぞれに配置された２つのＧＰＳアンテナにより受信されたＧＰＳ信号それぞれに基づいて、車両において前記ＧＰＳアンテナが配置された位置それぞれの速度ベクトルを特定する。次に、位置特定手順によって、速度特定手順にて特定した速度ベクトルそれぞれに基づいて、該速度ベクトルに対応する前記ＧＰＳアンテナの局所測地座標における位置をそれぞれ特定する。そして、方向特定手順によって、位置特定手順にて特定した位置それぞれをつなぐ直線の向きに基づいて、局所測地座標における車両の向きを特定する。

このような車両の方向特定方法によれば、車両の前後方向に沿った軸と２つのＧＰＳアンテナそれぞれをつなぐ直線とに基づき、車両の前後方向に沿った軸の向きを特定することができる。

例えば、ＧＰＳアンテナそれぞれが車両の前後方向に沿って配置されている場合であれば、これらＧＰＳアンテナの位置それぞれをつなぐ直線として、車両の前後方向に沿った軸の向きを特定することができる。

また、ＧＰＳ信号からは、周知のように高い精度で速度ベクトルを特定できるため、そのような精度の高い速度ベクトルに基づいて上述のように位置を特定することは、結果的に精度よくＧＰＳアンテナの位置および車両の向きを特定できることを示している。

また、上述した位置特定手順による位置の特定に際しては、例えば、請求項２に記載のように、前記速度特定手順にて特定した速度ベクトルそれぞれについて、該速度ベクトルに対応する前記ＧＰＳアンテナの基準位置から、その速度ベクトルを単位時間で積分した値だけ変位した位置を、そのＧＰＳアンテナの局所測地座標における位置として特定する、ようにするとよい。

このような方法とすれば、速度ベクトルから、その速度ベクトルに対応するＧＰＳアンテナの局所測地座標における位置を特定することができる。
また、この方法における「ＧＰＳアンテナの基準位置」としては、あらかじめ定めておいた位置とすればよいが、その位置を随時調整するようにしてもよい。

例えば、２つのＧＰＳアンテナが車両の前後方向に沿って配置されている場合であれば、請求項３に記載のような方法とすることが考えられる。
この方法では、前記速度特定手順にて特定した速度ベクトルそれぞれが所定のしきい値範囲内の近似する値である場合に、局所測地座標における所定の位置を、２つの前記ＧＰＳアンテナのうちの一方の前記ＧＰＳアンテナの基準位置とし、該基準位置から、前記速度特定手順にて特定した速度ベクトルの向きに沿って他方の前記ＧＰＳアンテナに、前記ＧＰＳアンテナの配置されている間隔だけ変位させた位置を、他方の前記ＧＰＳアンテナの基準位置とする基準決定手順が含まれる。

このような方法とすれば、車両の前後方向に沿って配置されたＧＰＳアンテナそれぞれが近似する速度ベクトルにて変位している状況，つまり車両が直進しているとみなされる状況となった際に、ＧＰＳアンテナそれぞれの基準位置を調整することができる。

また、上記課題を解決するため請求項４に記載の車両の方向特定方法は、速度特定手順によって、少なくとも車両の前端側および後端側それぞれに配置された２つのＧＰＳアンテナにより受信されたＧＰＳ信号それぞれに基づいて、車両において前記ＧＰＳアンテナが配置された位置それぞれの速度ベクトルを特定する。そして、方向特定手順によって、速度特定手順にて特定した速度ベクトルそれぞれに基づいて、局所測地座標における車両の向きを特定する。

この方向特定手順では、一方の前記速度ベクトルＶ１のうち、局所測地座標における経度方向の速度ベクトルをＶ１ｅ，緯度方向の速度ベクトルをＶ１ｎとし、他方の前記速度ベクトルＶ２のうち、局所測地座標における経度方向の速度ベクトルをＶ２ｅ，緯度方向の速度ベクトルをＶ２ｎとした場合に、下記の式１により求められる角度θを特定し、該角度θに基づいて局所測地座標における車両の向きを特定する。

このような車両の方向特定方法によれば、速度ベクトルだけで、車両の前後方向と２つのＧＰＳアンテナそれぞれをつなぐ直線を特定することができる。
ここで、２つのＧＰＳアンテナそれぞれが車両の前後方向に沿って配置されている場合であれば、速度ベクトルだけで、車両の前後方向に延びる軸の局所測地座標に対する傾き，つまり局所測地座標における車両の方向を特定することができる。

なお、ここでは、局所測地座標における経度方向を基準とし、その経度方向に対する角度を、車両の傾きとして特定しているが、その傾きは、局所測地座標における緯度方向を基準とした場合の緯度方向に対する角度としてもよく、そのためには、そのような角度を特定するための式を用いることとしてもよい。

また、ＧＰＳ信号からは、周知のように高い精度で速度ベクトルを特定できるため、そのような精度の高い速度ベクトルに基づく式にて求められる角度を、車両の前後方向に延びる軸の局所測地座標に対する傾きとして、精度よく特定することができる。

ところで、上記式１により求める方法においては、速度ベクトルＶ１，Ｖ２それぞれが近似する値であると、式１が「ａｒｃｔａｎ（０／０）」となってしまい、その値が不定になってしまい、上記傾きが特定できなくなってしまう恐れがある。

このような事態を防止するためにも、請求項５に記載のような方法とするとよい。
この方法において、方向特定手順では、前記速度特定手順にて特定した速度ベクトルそれぞれが所定のしきい値範囲内の近似する値である場合、いずれかの速度ベクトル（Ｖ０とする）に基づいて、下記の式２により求められる角度θを特定し、該角度θに基づいて局所測地座標における車両の向きを特定する

このような方法であれば、速度ベクトルＶ１，Ｖ２それぞれが近似する値となっている場合であっても、上記傾きを特定することができる。
また、上述した各方法においては、請求項６に記載のように、前記方向特定手順にて特定した車両の傾き，および，車両の大きさを示すパラメータに基づいて、局所測地座標上で車両が占める領域を特定する領域特定手順が含まれているとよい。

このような方法であれば、局所測地座標における車両の傾きだけでなく、その座標上で車両が占める領域を特定することができ、車両を局所測地座標上に存在する剛体と捉えることができるようになる結果、車両の周辺環境における挙動をより多くの情報に基づいてチェックすることができるようになる。

なお、この方法における「車両の大きさを示すパラメータ」とは、車両がその軸を基準として拡がる領域を特定できるパラメータであって、例えば、傾きを特定すべき車両の幅，長さ，高さなどあらかじめ定められたもののことである。

また、請求項７に記載の車両方向特定装置は、少なくとも車両の前端側および後端側それぞれに配置された２つのＧＰＳアンテナと、該ＧＰＳアンテナにより受信されたＧＰＳ信号それぞれに基づいて、車両において前記ＧＰＳアンテナが配置された位置それぞれの速度ベクトルを特定する速度特定手段と、該速度特定手段により特定された速度ベクトルそれぞれに基づいて、該速度ベクトルに対応する前記ＧＰＳアンテナの局所測地座標における位置をそれぞれ特定する位置特定手段と、位置特定手段により特定した位置それぞれをつなぐ直線の向きに基づいて、局所測地座標における車両の向きを特定する方向特定手段と、を備えている。

このように構成された車両方向特定装置であれば、請求項１から３のいずれかに記載の方法を実施するのに適している。
また、この構成において、位置特定手段は、前記速度特定手段により特定された速度ベクトルそれぞれについて、該速度ベクトルに対応する前記ＧＰＳアンテナの基準位置から、その速度ベクトルを単位時間で積分した値だけ変位した位置を、そのＧＰＳアンテナの局所測地座標における位置として特定する、ように構成するとよい。

このような構成の装置であれば、請求項２または請求項３に記載の方法を実施するのに適している。
また、この構成においては、次に示す基準決定手段を備えた構成とするとよい。この基準決定手段は、前記速度特定手段により特定された速度ベクトルそれぞれが所定のしきい値範囲内の近似する値である場合に、局所測地座標における所定の位置を、２つの前記ＧＰＳアンテナのうちの一方の前記ＧＰＳアンテナの基準位置とし、該基準位置から、前記速度特定手段により特定された速度ベクトルの向きに沿って他方の前記ＧＰＳアンテナ側に、前記ＧＰＳアンテナの配置されている間隔だけ変位させた位置を、他方の前記ＧＰＳアンテナの基準位置とする、手段である。

このような構成の装置であれば、請求項３に記載の方法を実施するのに適している。
また、請求項８に記載の車両方向特定装置は、少なくとも車両の前端側および後端側それぞれに配置された２つのＧＰＳアンテナと、該ＧＰＳアンテナにより受信されたＧＰＳ信号それぞれに基づいて、車両において前記ＧＰＳアンテナが配置された位置それぞれの速度ベクトルを特定する速度特定手段と、該速度特定手段により特定された速度ベクトルそれぞれに基づいて、局所測地座標における車両の向きを特定する方向特定手段と、からなる。

そして、この方向特定手段は、一方の前記速度ベクトルＶ１のうち、局所測地座標における経度方向の速度ベクトルをＶ１ｅ，緯度方向の速度ベクトルをＶ１ｎとし、他方の前記速度ベクトルＶ２のうち、局所測地座標における経度方向の速度ベクトルをＶ２ｅ，緯度方向の速度ベクトルをＶ２ｎとした場合に、下記の式３により求められる角度θを特定し、該角度θに基づいて局所測地座標における車両の向きを特定する。

このような構成の装置であれば、請求項４に記載の方法を実施するのに適している。
また、この構成において、方向特定手段は、前記速度特定手段により特定された速度ベクトルそれぞれが所定のしきい値範囲内の近似する値である場合、いずれかの速度ベクトル（Ｖ０とする）に基づいて、上記の式２により求められる角度θを特定し、該角度θに基づいて局所測地座標における車両の向きを特定するとよい。

このような構成の装置であれば、請求項５に記載の方法を実施するのに適している。
また、上述した各装置においては、前記方向特定手段により特定された車両の傾き，および，車両の大きさを示すパラメータに基づいて、局所測地座標上で車両が占める領域を特定する領域特定手段を備えているとよい。

このような構成の装置であれば、請求項６に記載の方法を実施するのに適している。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
（１）全体構成
車両方向特定装置１は、車両に搭載される装置であって、図１に示すように、２つのＧＰＳアンテナ１０，ＧＰＳアンテナ１０それぞれに対応する２つのＧＰＳ受信部２０，後述する処理を実行する車両状態推定部３０などからなり、これらがネットワーク（ＣＡＮなど）を介して接続されている。

ＧＰＳアンテナ１０は、図２に示すように、車両の前後方向に沿った任意の位置（本実施形態においては、車両の前端および後端）に配置されており、その位置においてＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信する。

ＧＰＳ受信部２０は、車両室内に備えられており、ＧＰＳアンテナ１０を介してＧＰＳ信号を受信し、そのＧＰＳ信号に基づいてＧＰＳアンテナ１０が配置された位置の速度ベクトルを示すパラメータを随時取得すると共に、そのパラメータを車両状態推定部３０に通知する。

車両状態推定部３０は、車両方向特定装置１全体の動作を制御する周知のマイコンなどからなり、内蔵メモリに記憶されたプログラムに従い、後述する処理を実行する。
（２）方向推定処理
以下に、車両状態推定部３０により実行される方向推定処理の処理手順を説明する。この方向推定処理は、車両状態推定部３０の内蔵メモリに格納されたプログラムに応じて一部の処理内容が異なるため、プログラムそれぞれについて別々に処理手順を説明する。

なお、この方向推定処理は、車両のイグニッションスイッチがオン側に切り替えられることに伴って車両方向特定装置１が起動した以降、繰り返し実行される処理である。
（２−１）プログラムその１
以下に、プログラムその１に従って実行される方向推定処理の処理手順を図３に基づいて説明する。

この方向推定処理が起動されると、まず、ＧＰＳアンテナ１０が配置された位置それぞれの速度ベクトルが特定される（ｓ１１０）。ここでは、ＧＰＳ受信部２０から通知されるパラメータに基づいて、ＧＰＳアンテナ１０が配置された位置の速度ベクトルＶ１，Ｖ２が特定される（図４（ａ）参照）。

なお、以降、車両前端に配置されたＧＰＳアンテナ１０により受信されたＧＰＳ信号に基づく速度ベクトルを「Ｖ１」とし、車両後端に配置されたＧＰＳアンテナ１０により受信されたＧＰＳ信号に基づく速度ベクトルを「Ｖ２」とする。

次に、ｓ１１０にて特定された速度ベクトル同士が所定のしきい値範囲内の近似する値となっているか否か（｜Ｖ１−Ｖ２｜＜しきい値）がチェックされる（ｓ１２０）。
このｓ１２０で、速度ベクトル同士が所定のしきい値範囲内の近似する値となっていると判定された場合（ｓ１２０：ＹＥＳ）、そのように近似する値となっている状況が一定時間（例えば、５秒）継続したら（ｓ１３０：ＹＥＳ）、ＧＰＳアンテナ１０の基準位置それぞれが更新される（ｓ１４０）。

本実施形態においては、各ＧＰＳアンテナ１０の基準位置を示すパラメータが、車両状態推定部３０の内蔵メモリに記憶されている。そして、このｓ１４０では、局所測地座標における所定の位置（例えば、原点）が、一方のＧＰＳアンテナ１０の基準位置を示すパラメータとして更新される。また、この基準位置から、ｓ１１０にて特定された速度ベクトルの向きに沿って他方のＧＰＳアンテナ１０側に、ＧＰＳアンテナ１０の配置されている間隔Ｌ（本実施形態においては、車両の全長に相当）だけ変位させた位置が、他方のＧＰＳアンテナ１０の基準位置を示すパラメータとして更新される。

例えば、車両前端に配置されたＧＰＳアンテナ１０の基準位置を示す位置ベクトルを「Ｐ１ｄ」とし、車両後端に配置されたＧＰＳアンテナ１０の基準位置を示す位置ベクトルを「Ｐ２ｄ」として、この「Ｐ２ｄ」を、局所測地座標における所定の位置とした場合であれば、各基準位置Ｐ１ｄ，Ｐ２ｄの各方向（経度成分，緯度成分）成分は、下記の式１により算出される。

なお、上記式１においては、「Ｐ＊ｄ＿ｅ（＊は、１または２；以下同様）」が、緯度方向の基準位置を示す位置ベクトルであり、「Ｐ＊ｄ＿ｎ」が、緯度方向の基準位置を示す位置ベクトルであり、「φ」が、速度ベクトルＶ２が緯度方向に対して延びる直線との間でなす角度である（図４（ｂ）参照）。なお、この「φ」は、基準となる車両後端Ｐ２ｄのＧＰＳで得られる速度ベクトルの経度成分と緯度成分がなす角度（方位）により特定される。

こうして、ｓ１４０が行われた後、プロセスがｓ１１０へ戻る。
また、上述したｓ１２０で、速度ベクトル同士が所定のしきい値範囲内の近似する値となっていないと判定された場合（ｓ１２０：ＮＯ）、または、しきい値範囲内の近似する値となっていると判定された場合であっても、その状況が一定時間継続しなかった場合（ｓ１３０：ＮＯ）、ＧＰＳアンテナ１０それぞれの局所測地座標における位置が特定される（ｓ１５０）。

このｓ１５０では、ｓ１１０にて特定された速度ベクトル（Ｖ１，Ｖ２）それぞれについて、その速度ベクトルに対応するＧＰＳアンテナ１０の基準位置（Ｐ１ｄ，Ｐ２ｄ）から、その速度ベクトルを単位時間で積分した積分値だけ変位した位置が、そのＧＰＳアンテナ１０の局所測地座標における位置として特定される。

より具体的にいうと、車両前端に配置されたＧＰＳアンテナ１０の位置を示す位置ベクトル「Ｐ１」は、下記の式２により算出され、車両後端に配置されたＧＰＳアンテナ１０の位置を示す位置ベクトル「Ｐ２」は、下記の式３により算出される。

Ｐ１＝∫Ｖ１ｄｔ＋Ｐ１ｄ … （式２）
Ｐ２＝∫Ｖ２ｄｔ＋Ｐ２ｄ … （式３）
こうして、ｓ１５０にてＧＰＳアンテナ１０それぞれの位置が推定された後、こうして推定された位置に基づいて、車両の向き，および，車両が占める領域が特定される（ｓ１６０）。ここでは、ｓ１５０にて推定された位置それぞれをつなぐ直線の局所測地座標における向きが車両の向きとして特定される。より具体的には、緯度方向に延びる直線に対し、ｓ１５０にて推定された位置それぞれをつなぐ直線に直交する直線がなす角度θが（図４（ｃ）参照）、局所測地座標において車両が向いている方向を示すものとして下記の式４により算出される。

なお、上記式４において、「Ｐ＊＿ｅ」は、経度方向（東方向）の位置を示す位置ベクトルであり、「Ｐ＊＿ｎ」は、緯度方向（北方向）の位置を示す位置ベクトルである。
また、このｓ１６０では、上記式４にて算出された車両の向きから定められる車両の軸と、あらかじめ定められた車両の大きさを示すパラメータ（例えば、車両の幅，長さ，高さなど）と、に基づいて局所測地座標上で車両の占める領域が特定される。

次に、ｓ１１０にて特定された速度ベクトルそれぞれが、ｓ１６０にて特定された車両の向きから定められる車両の軸を基準とするｘ−ｙ座標系（図４（ｃ）参照）に変換される（ｓ１７０）。ここでは、下記の式５，式６により座標系の変換が行われる。

なお、上記式５，式６において、「Ｖ＊＿ｘ」は、ｘ軸方向の速度ベクトルであり、「Ｖ＊＿ｙ」は、ｙ軸方向の速度ベクトルであり、「Ｖ＊＿ｅ」は、経度方向の速度ベクトルであり、「Ｖ＊＿ｎ」は、緯度方向の速度ベクトルである。

そして、ｓ１７０にて変換された速度ベクトルを示すパラメータ，および，ｓ１６０にて特定された車両の領域を示すパラメータそれぞれが、ネットワークを介して接続された車両制御部１００に対して送信された後（ｓ１８０）、プロセスがｓ１１０へ戻る。このパラメータを受信した車両制御部１００は、このパラメータに基づいて車両の動作を制御するための各種処理を実行することとなる。
（２−２）プログラムその２
以下に、プログラムその２に従って実行される方向推定処理の処理手順を図５に基づいて説明する。

この方向推定処理が起動されると、まず、上述のｓ１１０と同様、ＧＰＳアンテナ１０が配置された位置それぞれの速度ベクトルが特定される（ｓ２１０）。
次に、ｓ２１０にて特定された速度ベクトル同士が所定のしきい値範囲内の近似する値となっているか否か（｜Ｖ１−Ｖ２｜＜しきい値）がチェックされる（ｓ２２０）。

このｓ２２０で、速度ベクトル同士が所定のしきい値範囲内の近似する値となっていないと判定された場合（ｓ２２０：ＮＯ）、ｓ２１０にて特定された速度ベクトルそれぞれに基づいて、車両の前後方向に延びる軸の局所測地座標に対する傾き，および，車両の占める領域が特定される（ｓ２３０）。ここでは、まず、ｓ２１０にて推定された速度ベクトルの各方向成分に基づいて、車両における前後方向の軸に交差する直線と、局所測地座標における緯度方向に延びる直線との角度θが（図４（ｃ）参照）、下記の式７により算出され、この角度θで表される傾きが、車両の前後方向に延びる軸の局所測地座標に対する傾きとして特定される。

また、このｓ２３０では、上記式７にて算出された車両の向きから定められる車両の軸と、あらかじめ定められた車両の大きさを示すパラメータ（例えば、車両の幅，長さ，高さなど）と、に基づいて局所測地座標上で車両の占める領域が特定される。

なお、上述した式７は、次のようにして求められたものである。
まず、ＧＰＳアンテナ１０の配置が変わらず、かつ、ＧＰＳアンテナ１０同士の間隔Ｌが一定であることを前提にすると、下記の式８が成立する。

ここで、上記式８の両辺を単位時間ｔで微分すると、下記の式９のようになる。

これら式８，式９からは、下記の式１０のような関係を導き出すことができる。

この式１０における左辺は、ｔａｎθを示すものであり、下記の式１１〜式１４のような関係が成立することから、これらから上記角度θを解くことにより、上記の式７が求められる。

なお、ここでは、局所測地座標における経度方向を基準とし、その経度方向に対する角度を、車両の傾きとして特定しているが、その傾きは、局所測地座標における緯度方向を基準とした場合の緯度方向に対する角度としてもよく、そのためには、そのような角度を特定するための別の式を用いることとしてもよい。

次に、ｓ２１０にて特定された速度ベクトルそれぞれが、ｓ２３０にて特定された傾きから定められる車両の軸を基準とするｘ−ｙ座標系（図４（ｃ）参照）に変換される（ｓ２４０）。ここでは、上述したｓ１７０と同様、上記の式５，式６により座標系の変換が行われる。

そして、上述したｓ１８０と同様、ｓ２４０にて変換された速度ベクトルを示すパラメータ，および，ｓ２３０，ｓ２６０にて特定された車両の領域を示すパラメータそれぞれが、ネットワークを介して接続された車両制御部１００に対して送信された後（ｓ２５０）、プロセスがｓ２１０へ戻る。

また、上述したｓ２２０で、速度ベクトル同士が所定のしきい値範囲内の近似する値となっていると判定された場合（ｓ２２０：ＹＥＳ）、ｓ２１０にて特定された速度ベクトルのうち、いずれか一方に基づいて、車両の前後方向に延びる軸の局所測地座標に対する傾きが特定される（ｓ２６０）。ここでは、まず、ｓ２１０にて推定された速度ベトルのうち、いずれか一方がランダムに（または、あらかじめ定められた速度ベクトルが）選択される。そして、その速度ベクトル（「Ｖ０」とする）の各方向成分に基づいて、車両における前後方向の軸に直交する直線と、局所測地座標における緯度方向に延びる直線との角度θが（図４（ｃ）参照）、下記の式１５により算出され、この角度θで表される傾きが、車両の前後方向に延びる軸の局所測地座標に対する傾きとして特定される。

この式１５は、上記式７における一方の速度ベクトルを「０」としただけの式である。なお、上記式１５において、「Ｖ０＿ｅ」は、経度方向の速度ベクトルであり、「Ｖ０＿ｎ」は、緯度方向の速度ベクトルである。

また、このｓ２６０では、上記式１５にて算出された車両の向きから定められる車両の軸と、あらかじめ定められた車両の大きさを示すパラメータ（例えば、車両の幅，長さ，高さなど）と、に基づいて局所測地座標上で車両の占める領域が特定される。

こうして、ｓ２６０が行われた後、プロセスがｓ２４０へ移行する。
（３）作用，効果
このように構成された車両方向特定装置１によれば、プログラムその１により方向推定処理を実行する場合には、ＧＰＳアンテナ１０それぞれが車両の前後方向に沿って配置されていることから、これらＧＰＳアンテナ１０の位置それぞれをつなぐ直線に基づいて、車両の前後方向に沿った軸の向きを特定することができる（図３のｓ１６０，図５のｓ２３０，２６０）。

また、ＧＰＳ信号からは、周知のように高い精度で速度ベクトルを特定できるため、そのような精度の高い速度ベクトルに基づいて上述のように位置を特定することは、結果的に精度よくＧＰＳアンテナ１０の位置および車両の向きを特定できることを示している。

また、プログラムその１による方向推定処理では、図３のｓ１１０にて特定された速度ベクトルそれぞれについて、この速度ベクトルに対応するＧＰＳアンテナ１０の基準位置から、その速度ベクトルを単位時間で積分した積分値だけ変位した位置が、そのＧＰＳアンテナ１０の局所測地座標における位置として特定される。このように、速度ベクトルから、その速度ベクトルに対応するＧＰＳアンテナ１０の局所測地座標における位置を特定することができる。

また、プログラムその１による方向推定処理では、図３のｓ１１０にて特定された速度ベクトルが近似する値である場合に（同図ｓ１２０で「ＹＥＳ」）、各ＧＰＳアンテナ１０の基準位置それぞれを更新することができる。ここで、両方の速度ベクトルが近似する値となっている状況は、車両の軸方向における速度および進行方向が近似している，つまり車両が直進しているとみなされる状況といえる。そのため、この方向推定処理においては、車両が直進しているとみなされる状況となった際に、ＧＰＳアンテナ１０それぞれの基準位置を調整することができる。

また、プログラムその２により方向推定処理を実行する場合には、図５のｓ２１０にて特定された速度ベクトルだけで、車両の前後方向に延びる軸の局所測地座標に対する傾き，つまり局所測地座標における車両の方向を特定することができる。

また、ＧＰＳ信号からは、周知のように高い精度で速度ベクトルを特定できるため、そのような精度の高い速度ベクトルに基づく式にて求められる角度を、車両の前後方向に延びる軸の局所測地座標に対する傾きとして精度よく特定することができる。

また、プログラムその２による方向推定処理では、速度ベクトルＶ１，Ｖ２が近似している場合に、一方の速度ベクトルのみから車両の向きを特定することができる（図５のｓ２２０で「ＹＥＳ」→ｓ２６０）。

速度ベクトルＶ１，Ｖ２それぞれが近似する値である場合に、そうではない場合と同様に上記の式７にて上記傾きを特定しようとすると、「ａｒｃｔａｎ（０／０）」となり、その値が不定になってしまい、上記傾きが特定できなくなってしまう恐れがある。

ところが、速度ベクトルＶ１，Ｖ２それぞれが近似する値である場合に、上述のように一方の速度ベクトルのみから車両の向きを特定する上記構成であれば、速度ベクトルＶ１，Ｖ２それぞれが近似する値となっている場合であっても、車両の前後方向に延びる軸の局所測地座標に対する傾きを特定することができる。

また、上記構成では、車両の向きまたは傾きと、車両の大きさを示すパラメータとに基づいて、局所測地座標上で車両の占める領域を特定することができる（図３のｓ１６０，図５のｓ２３０，ｓ２６０）。

そのため、局所測地座標における車両の傾きだけでなく、その座標上で車両が占める領域を特定することができ、車両を局所測地座標上に存在する剛体と捉えることができるようになる結果、車両の周辺環境における挙動をより多くの情報に基づいてチェックすることができるようになる。
（４）変形例
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。

例えば、上記実施形態においては、ＧＰＳアンテナ１０それぞれが車両の前端および後端にそれぞれ配置されている構成を例示したが、ＧＰＳアンテナ１０は、車両の前後方向に沿って間隔を空けて配置すればよく、前端および後端以外の場所に配置してもよい。

この場合、車両の前後方向に沿った軸と２つのＧＰＳアンテナそれぞれをつなぐ直線とに基づき、これらの角度差から車両の前後方向に沿った軸の向きを特定することができる。

また、上記実施形態においては、車両の前後方向に沿って２つのＧＰＳアンテナ１０が配置された構成を例示したが、２つ以上のＧＰＳアンテナを車両の前後方向に沿って配置し、これらＧＰＳアンテナを介して受信されるＧＰＳ信号を利用して上記方向推定処理を実行するように構成してもよい。

また、上記実施形態においては、局所測地座標における経度方向および緯度方向それぞれからなる２次元の座標に着目して車両の向きを特定するように構成されたものを例示した。しかし、ＧＰＳ信号からは３次元の速度ベクトルを特定することができるため、３次元の座標に着目して車両の向きを特定するように構成してもよい（図６参照）。

また、上記実施形態においては、それぞれのＧＰＳアンテナ１０に対応する２つのＧＰＳ受信部２０が備えられている構成を例示した。しかし、単一のＧＰＳ受信部２０が、ＧＰＳアンテナ１０それぞれを介して受信したＧＰＳ信号についてパラメータを随時取得し、そのパラメータを、いずれのＧＰＳアンテナ１０により受信されたＧＰＳ信号に基づくものであるかを特定可能な状態で車両状態推定部３０に通知するように構成してもよい（図７（ａ）参照）。

また、上記実施形態においては、車両方向特定装置１が別体の装置として構成されているものを例示した。しかし、この車両方向特定装置１の一部が他の装置，例えば、車両制御部１００と一体に構成されていてもよい。具体的な例として、車両状態推定部３０を車両制御部１００と一体に構成することが考えられる（図７（ｂ）参照）。
（５）本発明との対応関係
以上説明した実施形態においては、図３のｓ１１０が本発明における速度特定手順，速度特定手段であり、同図ｓ１５０が本発明における位置特定手順，位置特定手段であり、同図ｓ１６０が本発明における方向特定手順，方向特定手段であり、同図ｓ１４０が本発明における基準決定手順，基準決定手段である。

また、図５のｓ２１０が本発明における速度特定手順，速度特定手段であり、同図ｓ２３０，ｓ２６０が本発明における方向特定手順，方向特定手段である。

車両方向特定装置の構成を示すブロック図ＧＰＳアンテナおよびＧＰＳ受信部の配置を示す図方向推定処理（プログラムその１）を示すフローチャート局所測地座標における車両の向き（２次元の座標上）を示す図方向推定処理（プログラムその２）を示すフローチャート局所測地座標における車両の向き（３次元の座標上）を示す図別の実施形態における車両方向特定装置の構成を示すブロック図

符号の説明

１…車両方向特定装置、１０…ＧＰＳアンテナ、２０…ＧＰＳ受信部、３０…車両状態推定部。

Claims

少なくとも車両の前端側および後端側それぞれに配置された２つのＧＰＳアンテナにより受信されたＧＰＳ信号それぞれに基づいて、車両において前記ＧＰＳアンテナが配置された位置それぞれの速度ベクトルを特定する速度特定手順と、
該速度特定手順にて特定した速度ベクトルそれぞれに基づいて、該速度ベクトルに対応する前記ＧＰＳアンテナの局所測地座標における位置をそれぞれ特定する位置特定手順と、
該位置特定手順にて特定した位置それぞれをつなぐ直線の向きに基づいて、局所測地座標における車両の向きを特定する方向特定手順と、からなる
ことを特徴とする車両の方向特定方法。
前記位置特定手順では、前記速度特定手順にて特定した速度ベクトルそれぞれについて、該速度ベクトルに対応する前記ＧＰＳアンテナの基準位置から、その速度ベクトルを単位時間で積分した値だけ変位した位置を、そのＧＰＳアンテナの局所測地座標における位置として特定する
ことを特徴とする請求項１に記載の車両の方向特定方法。
前記速度特定手順にて特定した速度ベクトルそれぞれが所定のしきい値範囲内の近似する値である場合に、局所測地座標における所定の位置を、２つの前記ＧＰＳアンテナのうちの一方の前記ＧＰＳアンテナの基準位置とし、該基準位置から、前記速度特定手順にて特定した速度ベクトルの向きに沿って他方の前記ＧＰＳアンテナ側に、前記ＧＰＳアンテナの配置されている間隔だけ変位させた位置を、他方の前記ＧＰＳアンテナの基準位置とする基準決定手順が含まれている
ことを特徴とする請求項２に記載の車両の方向特定方法。
少なくとも車両の前端側および後端側それぞれに配置された２つのＧＰＳアンテナにより受信されたＧＰＳ信号それぞれに基づいて、車両において前記ＧＰＳアンテナが配置された位置それぞれの速度ベクトルを特定する速度特定手順と、
該速度特定手順にて特定した速度ベクトルそれぞれに基づいて、局所測地座標における車両の向きを特定する方向特定手順と、からなり、
該方向特定手順では、一方の前記速度ベクトルＶ１のうち、局所測地座標における緯度方向の速度ベクトルをＶ１ｅ，緯度方向の速度ベクトルをＶ１ｎとし、他方の前記速度ベクトルＶ２のうち、局所測地座標における経度方向の速度ベクトルをＶ２ｅ，緯度方向の速度ベクトルをＶ２ｎとした場合に、下記の式１により求められる角度θを特定し、該角度θに基づいて局所測地座標における車両の向きを特定する
ことを特徴とする車両の方向特定方法。
前記方向特定手順では、前記速度特定手順にて特定した速度ベクトルそれぞれが所定のしきい値範囲内の近似する値である場合、いずれかの速度ベクトル（Ｖ０とする）に基づいて、下記式２により求められる経度方向を基準とした角度θを特定し、該角度θに基づいて局所測地座標における車両の向きを特定する
ことを特徴とする請求項４に記載の車両の方向特定方法。
前記方向特定手順にて特定した車両の傾き，および，車両の大きさを示すパラメータに基づいて、局所測地座標上で車両が占める領域を特定する領域特定手順が含まれている
ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の車両の方向特定方法。
少なくとも車両の前端側および後端側それぞれに配置された２つのＧＰＳアンテナと、
該ＧＰＳアンテナにより受信されたＧＰＳ信号それぞれに基づいて、車両において前記ＧＰＳアンテナが配置された位置それぞれの速度ベクトルを特定する速度特定手段と、
該速度特定手段により特定された速度ベクトルそれぞれに基づいて、該速度ベクトルに対応する前記ＧＰＳアンテナの局所測地座標における位置をそれぞれ特定する位置特定手段と、
該位置特定手段により特定した位置それぞれをつなぐ直線の向きに基づいて、局所測地座標における車両の向きを特定する方向特定手段と、を備えている
ことを特徴とする車両方向特定装置。
少なくとも車両の前端側および後端側それぞれに配置された２つのＧＰＳアンテナと、
該ＧＰＳアンテナにより受信されたＧＰＳ信号それぞれに基づいて、車両において前記ＧＰＳアンテナが配置された位置それぞれの速度ベクトルを特定する速度特定手段と、
該速度特定手段により特定された速度ベクトルそれぞれに基づいて、局所測地座標における車両の向きを特定する方向特定手段と、からなり、
該方向特定手段は、一方の前記速度ベクトルＶ１のうち、局所測地座標における経度方向の速度ベクトルをＶ１ｅ，緯度方向の速度ベクトルをＶ１ｎとし、他方の前記速度ベクトルＶ２のうち、局所測地座標における経度方向の速度ベクトルをＶ２ｅ，緯度方向の速度ベクトルをＶ２ｎとした場合に、下記の式３により求められる角度θを特定し、該角度θに基づいて局所測地座標における車両の向きを特定する
ことを特徴とする車両方向特定装置。