JP2017036952A - 補正方法およびそれを利用した補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位置情報を高精度、かつ簡易に取得する技術を提供する。【解決手段】補正装置２０は、車両に搭載可能である。検出部３０は、車両が走行している路面上に設置された振動源による振動を検出する。取得部３２は、検出部３０が振動を検出した場合、車両の位置情報を取得する。選択部３４は、取得部３２において取得した位置情報を基に、複数の振動源の設置位置の情報からいずれかを選択する。導出部３８は、選択部３４において選択した設置位置の情報と、取得部３２において取得した位置情報とを基に、位置情報に対する補正値を導出する。【選択図】図２

Description

本発明は、補正技術に関し、特に車両の位置情報を補正する補正方法およびそれを利用した補正装置に関する。

ＧＰＳ（Ｇｒｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）と地図情報から車両の位置を推定する場合、数メートル程度の誤差がある。誤差を小さくするために、例えば、自装置ではまだ得られていない距離計測情報を他の移動体から取得するとともに、当該移動体までの相対距離を計測し、相対距離を距離計測情報に適切な変換をかけて付与した連立方程式を立式する。さらに、この連立方程式を解いて測位結果が得られる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１７４８２９号公報

特許文献１では、多様なセンサを使用した複雑な演算をおこなう必要がある。そのため、高速な処理装置が必要になり、演算誤差も発生する。

本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、位置情報を高精度、かつ簡易に取得する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の補正装置は、車両に搭載可能な補正装置であって、車両が走行している路面上に設置された振動源による振動を検出する検出部と、検出部が振動を検出した場合、車両の位置情報を取得する取得部と、取得部において取得した位置情報を基に、複数の振動源の設置位置の情報からいずれかを選択する選択部と、選択部において選択した設置位置の情報と、取得部において取得した位置情報とを基に、位置情報に対する補正値を導出する導出部と、を備える。

本発明の別の態様は、補正方法である。この方法は、車両に搭載可能な補正装置における補正方法であって、車両が走行している路面上に設置された振動源による振動を検出するステップと、振動を検出した場合、車両の位置情報を取得するステップと、取得した位置情報を基に、複数の振動源の設置位置の情報からいずれかを選択するステップと、選択した設置位置の情報と、取得した位置情報とを基に、位置情報に対する補正値を導出するステップと、を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システム、コンピュータプログラム、またはコンピュータプログラムを記録した記録媒体などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、位置情報を高精度、かつ簡易に取得できる。

本発明の実施例に係る車両であって、かつ道路上を走行する車両を示す図である。 図１の車両に搭載可能な補正装置の構成を示す図である。 図２の検出部における処理の概要を示す図である。 図２の位置データのデータ構造を示す図である。 図２の補正装置による補正手順を示すフローチャートである。 図２の補正装置による選択手順を示すフローチャートである。

本発明の実施例を具体的に説明する前に、実施例の概要を説明する。実施例は、車両に搭載され、かつＧＰＳ等によって測位した位置情報を補正する補正装置に関する。前述のごとく、ＧＰＳ等によって測位した位置情報には、数ｍの誤差が生じる場合がある。車両を自動運転させる場合、位置情報の誤差は小さい方が望ましい。また、処理量および処理遅延を考慮すると、位置情報は簡易に導出される方が望ましい。本実施例では、高精度、かつ簡易に位置情報を導出することを目的とする。

なお、ここでは、一例として車両が高速道路を走行する場合を想定する。高速道路は、橋がジョイントによって接続されることによって構成される。このようなジョイントは、約１００ｍ間隔で配置される。ジョイント上を車両が走行する際、ジョイント以外の路面上を車両が走行する場合とは異なった振動が車両に発生する。そのため、ジョイントは、振動源であるともいえる。車両には、加速度センサが搭載されており、加速度センサは、ジョイントによる振動を検出可能である。

一方、自動運転やナビゲーションシステムのために使用される地図データが車両内に記憶される。当該地図データには、複数のジョイントのそれぞれに対する設置位置の情報が位置データとして付属される。補正装置は、加速度センサによってジョイントによる振動を検出した場合、位置情報と位置データとをマッチングさせることによって、振動を発生させたジョイントの設置位置の情報を取得する。さらに、補正装置は、取得した設置位置の情報と位置情報との差異より、位置情報に対する補正値を導出し、補正値により位置情報を補正する。

図１は、本発明の実施例に係る車両１０であって、かつ道路１２上を走行する車両１０を示す。道路１２は、例えば、高速道路である。道路１２は、図１の左右の方向に延びており、車両１０は、左から右に向かって、道路１２の路面上を走行する。また、道路１２の路面上において、道路１２が延びる方向に、第１ジョイント１４ａ、第２ジョイント１４ｂ、第３ジョイント１４ｃが並んで設置される。これらの間隔は約１００ｍである。第１ジョイント１４ａ、第２ジョイント１４ｂ、第３ジョイント１４ｃは、ジョイント１４と総称されるが、ジョイント１４の数は、「３」に限定されない。

ジョイント１４は、伸縮装置とも呼ばれ、道路１２の橋梁の端部に設置されるとともに、隣接した橋梁を接続する。ジョイント１４は、鉄等の金属で形成されており、道路１２のジョイント１４以外の部分は、アスファルトで形成されているので、ジョイント１４の部分において路面は不連続になり、車両１０がジョイント１４を通過した場合に、振動が発生する。このようなジョイント１４は、前述のごとく、振動源といえる。さらに、各ジョイント１４の設置位置の情報は、把握されている。設置位置の情報は、例えば、緯度と経度によって示される。

図１において、車両１０は、第１ジョイント１４ａを通過し、これから第２ジョイント１４ｂを通過する位置を走行している。また、車両１０では、自動運転制御がなされていてもよい。そのために、車両１０では、車両１０の位置情報が取得されている。車両１０の位置情報も、例えば、緯度と経度によって示される。以下では、位置情報を取得するための処理を説明する。

図２は、車両１０に搭載可能な補正装置２０の構成を示す。補正装置２０は、検出部３０、取得部３２、選択部３４、記憶部３６、導出部３８、補正部４０を含む。記憶部３６は、地図データ５０、位置データ５２を含む。また、補正装置２０には、ＧＰＳセンサ２２、車速パルス発生器２４、ジャイロセンサ２６、加速度センサ２８が接続されている。

加速度センサ２８は、車両１０の加速度を計測するためのセンサであり、一定時間の間に速度がどれだけ変化したかを計測する。ここでは、車両１０での振動を検出するための振動センサとして加速度センサ２８を使用する。加速度センサ２８は、計測した加速度を検出部３０に出力する。

検出部３０は、加速度センサ２８において計測された加速度を入力する。検出部３０は、加速度を監視することによって、ジョイント１４による振動を検出する。検出部３０での処理を説明するために、ここでは図３を使用する。図３は、検出部３０における処理の概要を示す。図３において、縦軸は加速度を示し、横軸は時間を示す。車両１０がジョイント１４を走行した場合の振動パターンの一例は、図３の「Ｐ」の部分のように示される。振動パターンは、車両１０の重量、車両１０の速度、車両１０の形状、車両１０のタイヤ等に依存して変化するが、ここでは、主として車両１０の重量、車両１０の速度の影響を考慮する。

例えば、車両１０の重量が重くなるほど、振動パターンにおける加速度の振幅が大きくなる。また、車両１０の速度が速くなるほど、振動パターンにおける時間幅が狭くなり、加速度の振幅が大きくなる。これらを反映するように、しきい値６０は、例えば、次のように設定される。
しきい値＝ｍ×ｖ×Ｃ＋α
ここで、「ｍ」は、車両１０の重量であり、補正装置２０を車両１０に搭載する際に設定される固定値である。「ｖ」は、車両１０の速度であり、後述の車速パルス発生器２４によって取得される変動値である。また、「Ｃ」、「α」は、予め設定される定数である。そのため、車両１０が走行している場合、「ｖ」が変動することによって、しきい値６０も変動する。

検出部３０は、しきい値６０と、加速度の振幅とを比較し、加速度の振幅がしきい値６０よりも大きくなった場合に、ジョイント１４による振動を検出したと判定する。一方、検出部３０は、加速度の振幅がしきい値６０以下である場合に、ジョイント１４による振動を検出しなかったと判定する。検出部３０は、ジョイント１４による振動を検出した場合、検出したことを取得部３２に通知する。図２に戻る。

ＧＰＳセンサ２２は、図示しないＧＰＳ衛星からの信号を受信することによって、車両１０の位置を測位する。ＧＰＳセンサ２２は、測位の結果を取得部３２に出力する。車速パルス発生器２４は、車両１０の速度に応じて発生されるパルスである車速パルスを生成する。そのため、車速パルス発生器２４は、車速センサに相当する。車速パルス発生器２４は、車速パルスを取得部３２に出力する。ジャイロセンサ２６は、車両１０の角速度を検出する。そのため、ジャイロセンサ２６は、角速度センサに相当する。ジャイロセンサ２６は、角速度を取得部３２に出力する。なお、車速パルス発生器２４、ジャイロセンサ２６の少なくとも一方は省略されもよい。また、ＧＰＳセンサ２２、車速パルス発生器２４、ジャイロセンサ２６、加速度センサ２８には、公知の技術が使用されればよい。

取得部３２は、ＧＰＳセンサ２２からの測位の結果、車速パルス発生器２４からの車速パルス、ジャイロセンサ２６からの角速度を入力する。取得部３２は、測位の結果、車速パルス、角速度を基に、車両１０の位置情報を取得する。位置情報の取得については公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。取得部３２は、位置情報を補正部４０に出力する。さらに、取得部３２は、検出部３０からの通知を入力した場合、つまり検出部３０が振動を検出した場合、位置情報を選択部３４、導出部３８にも出力する。

記憶部３６は、地図データ５０、位置データ５２を記憶するためのメモリである。地図データ５０、位置データ５２はいずれもデジタルデータであるので、記憶部３６は、デジタルデータを記憶可能なメモリである。地図データ５０は、道路の情報が含まれた地図のデータである。地図のデータは、緯度と経度とによって示されているが、高度が含まれてもよい。なお、地図データ５０には、建物の情報、鉄道の情報等の付加的なデータが含まれてもよい。位置データ５２は、前述のジョイント１４の設置位置の情報を含む。位置データ５２は、地図データ５０に対応付けられながら生成されている。図４は、位置データ５２のデータ構造を示す。図示のごとく、各ジョイント１４に対する緯度と経度とが記憶されている。図２に戻る。

選択部３４は、取得部３２からの位置情報を入力する。これは、ジョイント１４による振動を検出したときの位置情報に相当する。選択部３４は、入力した位置情報を基に、位置データ５２における複数のジョイント１４の設置位置の情報からいずれかを選択する。具体的に説明すると、選択部３４は、複数の設置位置の情報のそれぞれと位置情報との間の距離を計算する。距離の計算には、例えば、ベクトル演算が使用される。選択部３４は、複数の距離の中から最小の距離を選択し、選択した距離に対応した設置位置の情報を特定する。つまり、選択部３４は、複数のジョイント１４の設置位置の情報から、取得部３２において取得した位置情報に最も近い設置位置の情報を選択する。なお、選択部３４は、距離を計算する際、すべてのジョイント１４の設置位置の情報を計算対象にする必要はなく、過去に選択した設置位置の情報に近い設置位置の情報だけを計算対象にしてもよい。選択部３４は、選択した設置位置の情報を導出部３８に出力する。

導出部３８は、選択部３４からの設置位置の情報を入力するとともに、取得部３２からの位置情報を入力する。導出部３８は、設置位置の情報と位置情報とを基に、位置情報に対する補正値を導出する。ここでは、この処理をさらに具体的に説明する。導出部３８は、設置位置の情報と位置情報との間の距離、つまり差異を計算する。差異が予め定めた一定範囲内である場合、導出部３８は、設置位置の情報から位置情報を減算することによって補正値を導出する。なお、減算は、ベクトル演算によってなされる。一方、差異が一定範囲外である場合、導出部３８は、補正値の導出を停止する。なお、一定範囲は、位置情報の誤差、例えば数ｍよりも小さくなるように設定される。これは、設置位置の情報と位置情報とが、位置情報の測定誤差よりも離れている場合、検出部３０において検出された振動は、ジョイント１４による振動ではなかったために、補正値が導出されないことに相当する。導出部３８は、補正値を補正部４０に出力する。

補正部４０は、導出部３８からの補正値を入力する。また、補正部４０は、取得部３２からの位置情報も入力する。補正部４０は、補正値を位置情報に加算することによって、補正値を基に位置情報を補正する。補正値の更新処理は、検出部３０において振動が検出されたタイミングで実行されており、補正値は、導出部３８において新たな導出がなされるタイミングで更新される。補正値が更新されてない場合、補正部４０は、同一の補正値を使用しながら、順次入力される位置情報を補正する。

この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ハードウエアとソフトウエアの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

以上の構成による補正装置２０の動作を説明する。図５は、補正装置２０による補正手順を示すフローチャートである。取得部３２は、自車の位置情報を取得する（Ｓ１０）。検出部３０が振動を検出しなければ（Ｓ１２のＮ）、ステップ１０に戻る。検出部３０が振動を検出した場合（Ｓ１２のＹ）、選択部３４は、選択処理を実行する（Ｓ１４）。振動がいずれかのジョイント１４によるものでなければ（Ｓ１６のＮ）、ステップ１０に戻る。振動がいずれかのジョイント１４によるものであれば（Ｓ１６のＹ）、導出部３８は、補正値を導出する（Ｓ１８）。補正部４０は、補正値によって位置情報を補正する（Ｓ２０）。

図６は、補正装置２０による選択手順を示すフローチャートである。これは、図５のステップ１２、１４、１６に相当する。検出部３０は、加速度センサ２８からの情報を取得する（Ｓ５０）。加速度がしきい値よりも大きい場合（Ｓ５２のＹ）、自車位置付近にジョイント１４があり（Ｓ５４のＹ）、複数のジョイント１４を検出していなければ（Ｓ５６のＹ）、選択部３４は、ジョイント１４を選択する（Ｓ５８）。加速度がしきい値よりも大きくない場合（Ｓ５２のＮ）、あるいは自車位置付近にジョイント１４がない場合（Ｓ５４のＮ）、あるいは複数のジョイント１４を検出した場合（Ｓ５６のＮ）、ステップ５８はスキップされる。

本実施例によれば、振動源の設置位置の情報を基に、位置情報に対する補正値を導出するので、正確な設置位置の情報を補正に使用できる。また、正確な設置位置の情報が補正されるので、位置情報を高精度に取得できる。また、振動源の設置位置の情報を基に、位置情報に対する補正値を導出するので、位置情報を簡易に取得できる。また、複数の設置位置の情報から、位置情報に最も近い設置位置の情報を選択するので、選択の処理を簡易にできる。

また、設置位置の情報と位置情報との差異が一定範囲内である場合に、補正値を導出するので、検出部における誤検出の影響を低減できる。また、検出部における誤検出の影響が低減されるので、補正値の精度を向上できる。また、補正値によって位置情報を補正するので、位置情報の精度を向上できる。また、位置データと位置情報とをマッチングすることで複雑な演算を必要とせず安価により高精度な自車位置推定を実現できる。また、検出した時間、車両は正確に特定振動源上と同位置に存在するので、時間Ｔに車両が存在した位置を正確に判別できる。

以上、本発明について、実施例を基に説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、また、そうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本発明の一態様の概要は、次の通りである。本発明のある態様の補正装置は、車両に搭載可能な補正装置であって、車両が走行している路面上に設置された振動源による振動を検出する検出部と、検出部が振動を検出した場合、車両の位置情報を取得する取得部と、取得部において取得した位置情報を基に、複数の振動源の設置位置の情報からいずれかを選択する選択部と、選択部において選択した設置位置の情報と、取得部において取得した位置情報とを基に、位置情報に対する補正値を導出する導出部と、を備える。

この態様によると、振動源の設置位置の情報を基に、位置情報に対する補正値を導出するので、位置情報を高精度、かつ簡易に取得できる。

選択部は、複数の振動源の設置位置の情報から、取得部において取得した位置情報に最も近い設置位置の情報を選択してもよい。この場合、位置情報に最も近い設置位置の情報を選択するので、選択の処理を簡易にできる。

導出部は、（１）選択部において選択した設置位置の情報と、取得部において取得した位置情報との差異が一定範囲内である場合に、補正値を導出し、（２）選択部において選択した設置位置の情報と、取得部において取得した位置情報との差異が一定範囲外である場合に、補正値の導出を停止してもよい。この場合、設置位置の情報と位置情報との差異が一定範囲内である場合に、補正値を導出するので、補正値の精度を向上できる。

導出部において導出した補正値によって、取得部において取得される位置情報を補正する補正部をさらに備えてもよい。この場合、補正値によって位置情報を補正するので、位置情報の精度を向上できる。

本発明の別の態様は、補正方法である。この方法は、車両に搭載可能な補正装置における補正方法であって、車両が走行している路面上に設置された振動源による振動を検出するステップと、振動を検出した場合、車両の位置情報を取得するステップと、取得した位置情報を基に、複数の振動源の設置位置の情報からいずれかを選択するステップと、選択した設置位置の情報と、取得した位置情報とを基に、位置情報に対する補正値を導出するステップと、を備える。

本実施例において、道路１２が高速道路であると想定している。しかしながらこれに限らず例えば、道路１２は高速道路以外の一般道であってもよい。その際、一般道の路面に振動源が設置されればよい。本変形例によれば、さまざまな種類の道路１２においても位置情報の取得精度を向上できる。

本実施例において、道路１２の路面上にジョイント１４が設置されている。しかしながらこれに限らず例えば、ジョイント１４とは別に路面上に振動源が設置されてもよい。その際、高速道路のキロポストが設けられた位置に合わせて振動源が設置される。地図データ５０には、キロポストが設けられた位置の情報が記憶されているので、振動源の設置位置の情報として、キロポストが設けられた位置の情報が使用される。本変形例によれば、新たな振動源を簡易に追加できる。

本実施例において、道路１２の路面上にジョイント１４が設置されている。しかしながらこれに限らず例えば、ジョイント１４とは別に路面上に振動源が設置されてもよい。その際、車線毎に設置する振動源の数を変えてもよい。例えば、１つの車線に１つの振動源が設置されている状況下において、当該１つの車線に隣接した車線には、２つの振動源が進行方向に並べられて設置される。検出部３０は、振動を検出する際に、振動源の数も検出する。振動源の数は、補正部４０に通知されることによって、補正部４０は、位置情報と車線を特定する。本変形例によれば、車両１０が走行している車線も特定できる。

本実施例において、補正部４０は、位置情報と補正値とを加算することによって、位置情報を補正している。しかしながらこれに限らず例えば、加算以外の方法によって位置情報を補正してもよい。本変形例によれば、構成の自由度を向上できる。

１０ 車両、 １２ 道路、 １４ ジョイント、 ２０ 補正装置、 ２２ ＧＰＳセンサ、 ２４ 車速パルス発生器、 ２６ ジャイロセンサ、 ２８ 加速度センサ、 ３０ 検出部、 ３２ 取得部、 ３４ 選択部、 ３６ 記憶部、 ３８ 導出部、 ４０ 補正部、 ５０ 地図データ、 ５２ 位置データ。

Claims (5)

1. 車両に搭載可能な補正装置であって、
   前記車両が走行している路面上に設置された振動源による振動を検出する検出部と、
   前記検出部が振動を検出した場合、前記車両の位置情報を取得する取得部と、
   前記取得部において取得した位置情報を基に、複数の振動源の設置位置の情報からいずれかを選択する選択部と、
   前記選択部において選択した設置位置の情報と、前記取得部において取得した位置情報とを基に、位置情報に対する補正値を導出する導出部と、
   を備えることを特徴とする補正装置。
2. 前記選択部は、複数の振動源の設置位置の情報から、前記取得部において取得した位置情報に最も近い設置位置の情報を選択することを特徴とする請求項１に記載の補正装置。
3. 前記導出部は、（１）前記選択部において選択した設置位置の情報と、前記取得部において取得した位置情報との差異が一定範囲内である場合に、補正値を導出し、（２）前記選択部において選択した設置位置の情報と、前記取得部において取得した位置情報との差異が一定範囲外である場合に、補正値の導出を停止することを特徴とする請求項１または２に記載の補正装置。
4. 前記導出部において導出した補正値によって、前記取得部において取得される位置情報を補正する補正部をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の補正装置。
5. 車両に搭載可能な補正装置における補正方法であって、
   前記車両が走行している路面上に設置された振動源による振動を検出するステップと、
   振動を検出した場合、前記車両の位置情報を取得するステップと、
   取得した位置情報を基に、複数の振動源の設置位置の情報からいずれかを選択するステップと、
   選択した設置位置の情報と、取得した位置情報とを基に、位置情報に対する補正値を導出するステップと、
   を備えることを特徴とする補正方法。

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