JP2017167053A - 車両位置決定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両位置を決定するとともに、その位置の信頼度を精度よく決定できる車両位置決定装置を提供する。【解決手段】航法信号に基づいて算出され、アンテナの位置を絶対座標で表す衛星測位絶対位置と、座標既知の物体と車両との距離に基づいて定まる車両の位置を表すセンサ測位絶対位置との位置差分に基づいて、車両上の基準位置に対するアンテナの位置を表すアンテナ位置オフセットを決定するアンテナ位置オフセット決定部７２と、衛星測位絶対位置をアンテナ位置オフセットに基づいて補正して補正後測位絶対位置を決定する測位位置補正部７４と、アンテナ位置オフセットの誤差を予測した値であるアンテナ位置予測誤差を算出するアンテナ位置予測誤差算出部７３と、衛星測位絶対位置の誤差を予測した値である衛星測位予測誤差とアンテナ位置予測誤差とに基づいて、補正後測位絶対位置の信頼度である測位信頼度を算出する測位信頼度出力部７５とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ＧＮＳＳ受信機を用いて車両の位置を決定する車両位置決定装置に関する。

ＧＮＳＳ受信機を用いて車両の位置を決定する技術が広く知られている。ＧＮＳＳ受信機が検出する位置は、その受信機のアンテナが存在している位置である。したがって、ＧＮＳＳ受信機のアンテナの車両への取り付け位置が変更されると、車両の位置が同じであっても、ＧＮＳＳ受信機が検出する位置は変化する。

そこで、特許文献１では、ＧＮＳＳ受信機であるＧＰＳレシーバが測位した測位結果と、路側機が画像認識によって特定した車両位置とを比較することで、ＧＰＳレシーバの車体に対する相対位置を特定し、かつ、その相対位置の信用度を求めている。そして、信用度に応じてユーザに提供する位置情報利用サービスを選択している。

特開２００８−２４９６６６号公報

前述のように、特許文献１では、ＧＰＳレシーバの車体に対する相対位置の信用度を求めている。そして、その信用度に応じてユーザに提供する位置情報利用サービスを選択する。これにより、測位精度に応じて適切なサービスを提供することができるとしている。

しかし、測位精度には、ＧＰＳレシーバの車体に対する相対位置の信用度だけでなく、ＧＰＳレシーバなどのＧＮＳＳ受信機の測位結果の信頼度も影響する。よって、特許文献１の信用度は、測位精度を十分に反映したものにはなっていなかった。

また、特許文献１では、ＧＰＳレシーバの車体に対する相対位置を算出して設置位置データとしており、設置位置データとレシーバの座標とから車両の位置を算出すると記載されている。しかし、具体的にどのようにして車両の位置を算出するかは記載がない。

ここで、設置位置データを決定したときのレシーバの座標と車両座標との差を（Δｘ、Δｙ）とする。仮に、単純に、ＧＰＳレシーバが検出した座標に（Δｘ、Δｙ）を加算あるいは減算して車両の位置とすると、設置位置データを決定したときの車両の向きと、車両の位置を算出するときの車両の向きが異なると、精度のよい車両の位置を算出することができない。

本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、車両位置を決定するとともに、その位置の信頼度を精度よく決定できる車両位置決定装置を提供することを第１の目的とする。また、精度のよい車両位置を決定できる車両位置決定装置を提供することを第２の目的とする。

上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は、発明の更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

第１の目的を達成するための発明は、航法衛星が送信する航法信号をアンテナで受信するＧＮＳＳ受信機が搭載される車両で用いられ、車両の位置を決定する車両位置決定装置であって、航法信号に基づいて算出され、アンテナの位置を絶対座標で表す衛星測位絶対位置を逐次取得する測位位置取得部（Ｓ３）と、距離センサを用いて決定した座標既知の物体と車両との距離に基づいて定まる車両の位置を絶対座標で表すセンサ測位絶対位置を決定するセンサ測位位置決定部（Ｓ６）と、衛星測位絶対位置とセンサ測位絶対位置との位置差分に基づいて、車両上の基準位置に対するアンテナの位置を表すアンテナ位置オフセットを決定するアンテナ位置決定部（Ｓ１３）と、衛星測位絶対位置をアンテナ位置オフセットに基づいて補正して補正後測位絶対位置を決定する補正後位置決定部（Ｓ３３、Ｓ３４）と、アンテナ位置決定部が決定したアンテナ位置オフセットの誤差を予測した値であるアンテナ位置予測誤差を算出するアンテナ位置予測誤差算出部（７３）と、衛星測位絶対位置の誤差を予測した値である衛星測位予測誤差を取得する衛星測位予測誤差取得部（Ｓ４２）と、アンテナ位置予測誤差と衛星測位予測誤差とに基づいて、補正後測位絶対位置の信頼度である測位信頼度を算出する測位信頼度算出部（Ｓ４５）とを備える。

本発明では、座標既知の物体と車両との距離に基づいて定まる車両の位置であるセンサ測位絶対位置を決定しており、このセンサ測位絶対位置と衛星測位絶対位置との位置差分に基づいてアンテナ位置オフセットを決定している。そして、衛星測位絶対位置をアンテナ位置オフセットに基づいて補正しているので、アンテナの位置の変更の影響を受けにくい補正後測位絶対位置を決定することができる。この補正後測位絶対位置は車両位置を表す。

加えて、アンテナ位置オフセットの誤差を予測した値であるアンテナ位置予測誤差を算出するとともに、衛星測位絶対位置の誤差を予測した値である衛星測位予測誤差を取得する。これらアンテナ位置予測誤差と衛星測位予測誤差とに基づいて、補正後測位絶対位置の信頼度である測位信頼度を算出する。

補正後測位絶対位置の精度には、アンテナ位置の検出誤差に加えて、衛星測位絶対位置の誤差も影響する。したがって、アンテナ位置予測誤差と衛星測位予測誤差とに基づいて測位信頼度を算出することで、精度の良い測位信頼度となる。

また、第２の目的を達成するための発明は、航法衛星が送信する航法信号をアンテナで受信するＧＮＳＳ受信機が搭載される車両で用いられ、車両の位置を決定する車両位置決定装置であって、航法信号に基づいて算出され、アンテナの位置を絶対座標で表す衛星測位絶対位置を逐次取得する測位位置取得部（Ｓ３）と、距離センサを用いて決定した座標既知の物体と車両との距離に基づいて定まる車両の位置を絶対座標で表すセンサ測位絶対位置を決定するセンサ測位位置決定部（Ｓ６）と、衛星測位絶対位置とセンサ測位絶対位置との位置差分に基づいて、車両上の基準位置に対するアンテナの位置を表すアンテナ位置オフセットを決定するアンテナ位置決定部（Ｓ１３）と、衛星測位絶対位置をアンテナ位置オフセットに基づいて補正して補正後測位絶対位置を決定する補正後位置決定部（Ｓ３３、Ｓ３４）と、車両の進行方位を逐次取得する方位取得部（Ｓ１２、Ｓ３２）とを備え、アンテナ位置決定部は、位置差分が算出されたときの進行方位に基づいて、車両が基準方位を向いたときのアンテナ位置オフセットである正規化アンテナ位置オフセットを算出し、補正後位置決定部は、アンテナ位置決定部が決定した正規化アンテナ位置オフセットと補正時に方位取得部が取得した進行方位とに基づいて補正時のアンテナ位置オフセットを決定し、決定した補正時のアンテナ位置オフセットと補正時に測位位置取得部が取得した衛星測位絶対位置とから、補正後測位絶対位置を決定する。

本発明でも、アンテナ位置オフセットを決定しており、衛星測位絶対位置をアンテナ位置オフセットに基づいて補正している。より詳しくは、本発明では、位置差分が算出されたときの進行方位に基づいて、車両が基準方位を向いたときのアンテナ位置オフセットである正規化アンテナ位置オフセットを算出している。そして、補正時にも車両の進行方位を取得し、その進行方位と正規化アンテナ位置オフセットから補正時のアンテナ位置オフセットを決定している。この補正時のアンテナ位置オフセットと補正時の衛星測位絶対位置から補正後測位絶対位置を決定している。これにより、補正後測位絶対位置を算出する際の車両の進行方位によらず、精度のよい補正後測位絶対位置（すなわち車両位置）を算出することができる。

本発明が適用された車両位置決定装置としての機能を備えている車載装置１の構成を示すブロック図である。 図１の横方向検出センサ２０、進行方向検出センサ３０が検出する距離ｄｘ、ｄｙを説明する図である。 図１のマッチング部７１が実行する処理を示すフローチャートである。 図１のアンテナ位置オフセット決定部７２が実行する処理を示すフローチャートである。 図１のアンテナ位置予測誤差算出部７３が実行する処理を示すフローチャートである。 図５のＳ２６で算出する正規化時オフセット予測誤差を説明する図である。 図１の測位位置補正部７４が実行する処理を示すフローチャートである。 図１の測位信頼度出力部７５が実行する処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、車両位置決定装置としての機能を備えている本実施形態の車載装置１は、ＧＮＳＳ受信機１０、横方向検出センサ２０、進行方向検出センサ３０、記憶部４０、慣性航法装置５０、車両制御部６０、演算部７０を備えている。この車載装置１は図２に示す車両２に搭載される。

ＧＮＳＳ受信機１０は、航法衛星が送信する航法信号を受信するアンテナ１１を備えている。航法衛星は、ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、ＩＲＮＳＳ、ＱＺＳＳ、Ｂｅｉｄｏｕなどの種々の衛星測位システムのうちの１つ以上のシステムが備える航法衛星である。

ＧＮＳＳ受信機１０はアンテナ１１で受信した航法信号を解析して、コード疑似距離、搬送波位相、ドップラー周波数などを求め、それらから、アンテナ１１の現在位置を表す絶対座標（以下、衛星測位絶対位置）を逐次算出する。衛星測位絶対位置は、緯度経度高度で表される。航法信号から衛星測位絶対位置を算出する方法には、航法信号のみを用いて測位する一般的な方法のほか、ＲＴＫ−ＧＮＳＳやＤＧＮＳＳなど、公知の種々の手法を用いることができる。

ＧＮＳＳ受信機１０が算出する衛星測位絶対位置の誤差は、補強情報の多寡、衛星配置、周辺建物環境などの影響を受けるため動的に変化する。なお、補強情報は、航法信号の他に測位に用いる情報を意味しており、たとえば、ＤＧＮＳＳにおける差分情報が補強情報に該当する。

ＧＮＳＳ受信機１０は、衛星測位絶対位置を逐次算出することに加えて、測位精度を表す値である衛星測位予測誤差を出力する。測位精度は、衛星配置、観測できる衛星数、補強情報の多寡などに基づいて決定できる。衛星測位予測誤差の決定方法は、公知の種々の手法を用いることができる。ＧＮＳＳ受信機１０が衛星測位絶対位置および衛星測位予測誤差を算出する周期は、たとえば、１００ｍｓｅｃである。

横方向検出センサ２０は、車両２の横方向すなわち車幅方向に存在する車両外部の物体を検出するとともに、その物体までの車両横方向の距離（以下、横方向距離）ｄｘを検出する。この物体は、立体的な物体だけでなく、図２に示す道路区画線３などの平面的な物体も含まれる。横方向検出センサ２０には、たとえば、白線認識カメラ、側方レーダを用いることができる。横方向検出センサ２０は、車両横方向に存在する物体の形状も検出する。形状の検出は、たとえば、その物体上の複数の点までの距離を検出することで行う。この横方向検出センサ２０と、次に説明する進行方向検出センサ３０は、ともに、請求項の距離センサに相当する。

横方向検出センサ２０は、さらに、横方向距離ｄｘの誤差を予測した値である横方向予測誤差を出力する。たとえば、横方向検出センサ２０がカメラであれば、コントラストが低いほど、検出距離の精度が低下する。また、横方向検出センサ２０がレーダであれば、ＳＮ比が小さいと検出距離の精度が低下する。したがって、物体を検出するために用いる信号の信頼性と、検出距離の誤差との間には関連性がある。そこで、横方向検出センサ２０は、物体を検出するために用いる信号と、横方向検出センサ２０が備える基本的な検出精度とに基づいて横方向予測誤差を決定し、その横方向予測誤差を出力する。この横方向予測誤差は、たとえば９５％の測定値が含まれる範囲を示し、具体的には、±１０ｃｍなどして表される。なお、基本的な検出精度は、たとえば、カタログ上の検出精度などであり、予め設定されている。

進行方向検出センサ３０は、車両２の進行方向前方に存在する物体までの車両進行方向の距離（以下、進行方向距離）ｄｙを検出する。進行方向検出センサ３０が検出する物体は、たとえば、図２に示す道路標識４であり、進行方向検出センサ３０が検出する物体にも、図２に示す停止線５などの平面的な物体が含まれる。進行方向検出センサ３０には、たとえば、前方カメラ、前方レーダを用いることができる。進行方向検出センサ３０は、車両進行方向に存在する物体の形状も検出する。形状の検出は、たとえば、その物体上の複数の点までの距離を検出することで行う。

進行方向検出センサ３０は、さらに、進行方向距離ｄｙの誤差を予測した値である進行方向予測誤差を出力する。進行方向予測誤差は、横方向検出センサ２０と同様、物体を検出するために用いる信号に基づいて決定する。進行方向予測誤差も、たとえば９５％の測定値が含まれる範囲を示し、具体的には、±１０ｃｍなどして表される。この進行方向予測誤差および、横方向検出センサ２０が決定する横方向予測誤差が、請求項の距離センサの検出誤差に相当する。

なお、物体検出範囲が車両前方から車両側方に渡る場合、進行方向検出センサ３０と横方向検出センサ２０の両方の機能を備えた物体検出センサを用いることができる。

記憶部４０には、高精度地図４１が記憶されている。高精度地図４１は、道路の形状と、道路上および道路周囲に存在する物体の形状が絶対座標に対応付けて格納されている三次元地図データである。道路上に存在する物体は、たとえば、車線区画線、道路標示である。道路周囲に存在する物体は、標識、建物などである。したがって、横方向検出センサ２０、進行方向検出センサ３０が検出する物体も、高精度地図４１において座標が既知となっている物体である。

慣性航法装置５０は、ジャイロセンサなどの慣性センサを備え、慣性センサの出力値と、車速とに基づいて定まる走行軌跡を生成する。さらに、慣性航法装置５０は、この走行軌跡の位置を、ＧＮＳＳ受信機１０が算出した衛星測位絶対位置に基づいて補正することで、車両２の絶対位置（以下、慣性航法絶対位置）および進行方位を逐次決定する。慣性航法絶対位置および進行方位は、航法信号が受信できない場所においても逐次決定することができる。

また、慣性航法装置５０は、進行方位の誤差の予測値を意味する方位予測誤差も決定する。方位予測誤差は、慣性センサの誤差と、衛星測位絶対位置で走行軌跡の位置を最後に補正した時点からの経過時間とに基づいて決定する。たとえば、方位予測誤差は、慣性センサの単位時間当たりの誤差に、衛星測位絶対位置で走行軌跡の位置を最後に補正した時点からの経過時間を乗じることで決定する。

車両制御部６０は、車両に対する種々の制御を行う部分であり、本実施形態では、車両の現在位置に基づいた制御を行う。車両制御部６０は、一つ以上の車両制御ＥＣＵを備え、また、車両制御アプリケーション６１を備えている。この車両制御アプリケーション６１は所定の記憶部に記憶されている。車両制御アプリケーション６１は、車両の現在位置に基づいて種々の車両挙動制御を実行するためのアプリケーションであり、現在位置として、演算部７０が出力する補正後測位絶対位置を用いる。また、車両制御アプリケーション６１は、演算部７０が出力する測位信頼度に基づいて、補正後測位絶対位置を用いるか否かを決定する。

演算部７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータであり、ＣＰＵが、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ、ＲＯＭなどの非遷移的実体的記録媒体(non-transitory tangible storage medium)に記憶されているプログラムを実行することで、図１に示す各部としての機能を実現する。すなわち、演算部７０は、マッチング部７１、アンテナ位置オフセット決定部７２、アンテナ位置予測誤差算出部７３、測位位置補正部７４、測位信頼度出力部７５として機能する。これらの機能を実行すると、プログラムに対応する方法が実行される。なお、演算部７０が実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のＩＣ等を用いてハードウェアにより実現してもよい。

次に演算部７０が備える各部の処理を説明する。図３はマッチング部７１が実行する処理である。この処理の実行タイミングは、たとえば、イグニッションオン時の一定周期ごとである。

ステップ（以下、ステップを省略）Ｓ１では、横方向検出センサ２０からランドマークの形状と、そのランドマークの横方向距離ｄｘを取得する。ランドマークは、高精度地図４１において絶対座標が対応付けられている物体、すなわち、絶対座標が既知の物体を意味する。

続くＳ２では、進行方向検出センサ３０からランドマークの形状と、そのランドマークの進行方向距離ｄｙを取得する。なお、進行方向距離ｄｙを取得するランドマークと横方向距離ｄｘを取得するランドマークは同じであってもよいし、異なっていてもよい。

Ｓ３では、衛星測位絶対位置をＧＮＳＳ受信機１０から取得する。この処理は請求項の測位位置取得部に相当する。横方向検出センサ２０、進行方向検出センサ３０は、常にランドマークが検出できているわけではない。したがって、横方向距離ｄｘ、進行方向距離ｄｙが取得できないこともある。また、ＧＮＳＳ受信機１０も、衛星測位絶対位置を演算できないときがある。したがって、衛星測位絶対位置を取得できないこともある。

そこで、Ｓ４では、Ｓ１〜Ｓ３を実行して、横方向距離ｄｘ、進行方向距離ｄｙ、衛星測位絶対位置を３つとも取得できたか否かを判断する。この判断がＮＯであれば図３に示す処理を終了する。一方、Ｓ４の判断がＹＥＳであればＳ５に進む。

Ｓ５では、Ｓ３で取得した衛星測位絶対位置に基づいて定まる一定範囲を探索範囲とし、その探索範囲の高精度地図を、高精度地図４１から取得する。

Ｓ６では、Ｓ５で取得した高精度地図と、Ｓ１で取得したランドマークの形状、Ｓ２で取得したランドマークの形状とのマッチング（すなわち照合）を行って、車両２の絶対位置を決定する。ここでの車両２の位置は、予め車両２に設定した車両座標系原点Ｏの位置を意味する。図２の例では、車両座標系原点Ｏは、車両２の前端面において車幅方向中央の点である。車両座標系原点Ｏは請求項の車両上の基準位置に相当する。図２には示していないが、車両座標系原点Ｏの高さも予め設定されている。この車両座標系原点Ｏは請求項の基準位置に相当する。なお、車両座標系原点Ｏは、車両２の他の位置でもよい。

以下、Ｓ６で決定する車両２の位置を、センサ測位絶対位置とする。センサ測位絶対位置は、緯度経度高度により表される。センサ測位絶対位置のｘ座標は、車両２の幅方向長さをｗ、横方向距離ｄｘを取得したランドマークのｘ座標をｘ１とすれば、ｘ１＋ｄｘ＋ｗ／２となる。また、センサ測位絶対位置のｙ座標は、進行方向距離ｄｙを取得したランドマークのｙ座標をｙ１とすれば、ｙ１−ｄｙとなる。ｚ座標も、ｘ、ｙ座標と同様にして算出する。このＳ６は請求項のセンサ測位位置決定部に相当する。

図４はアンテナ位置オフセット決定部７２が実行する処理である。図４の処理は、図３の処理においてセンサ測位絶対位置が決定された場合に実行する。

Ｓ１１では、Ｓ３で取得した衛星測位絶対位置からＳ６で決定したセンサ測位絶対位置を差し引いて位置差分を算出する。この位置差分は、車両座標系原点Ｏを中心とする相対座標系におけるアンテナ１１の座標である。

請求項の方位取得部に相当する処理であるＳ１２では、慣性航法装置５０から、車両２の進行方位を取得する。その後、Ｓ１３に進む。なお、図示は省略しているが、車両方位を取得できない場合には、図４の処理を終了する。また、図４の処理は、図３の処理においてセンサ測位絶対位置が算出されないと実行しない。よって、衛星測位絶対位置、センサ測位絶対位置、車両方位の３つが取得できない場合には、Ｓ１３に進まないことになる。

Ｓ１３では、Ｓ１１で算出した位置差分を正規化する。ここでの正規化は、車両２の進行方向が北向きになるように回転させたときの、車両座標系でのアンテナ１１の座標である。よって、Ｓ１３では、Ｓ１２で取得した車両２の進行方位と北との方位差だけＳ１１で算出した位置差分を車両座標系原点Ｏを回転中心として回転させる。正規化後の座標を、正規化アンテナ位置オフセットとする。このＳ１３は請求項のアンテナ位置決定部に相当し、北は請求項の基準方位に相当する。もちろん、北以外の方位を基準方位としてもよい。

位置差分を算出したときの車両２の進行方位は、種々の進行方位となっている可能性がある。しかし、このように位置差分を正規化して正規化アンテナ位置オフセットを決定することで、位置差分を算出したときの車両２の進行方位がどの方位であっても、車両２のどの位置にアンテナ１１が位置しているかを決定することができる。

Ｓ１４では、最良アンテナ位置予測誤差が更新されたか否かを判断する。この最良アンテナ位置予測誤差は、次に説明する図５のＳ２９において更新される。最良アンテナ位置予測誤差は、図５の処理を実行することで逐次算出するアンテナ位置予測誤差のうち、イグニッションオン後において最も小さいアンテナ位置予測誤差を意味する。

最良アンテナ位置予測誤差が更新された場合、アンテナ位置予測誤差がイグニッションオン後において最も小さいと考えられるので、アンテナ位置オフセットもイグニッションオン後において最も真値に近いと考えられる。そこで、Ｓ１４の判断がＹＥＳであればＳ１５に進み、最良アンテナ位置オフセットを、直前のＳ１３で算出した正規化アンテナ位置オフセットに更新する。最良アンテナ位置オフセットは、ＲＡＭなどの所定のオフセット記憶部に記憶される。

なお、本実施形態では、最良アンテナ位置オフセットは、イグニッションオン時にリセットする。イグニッションがオフになっている間にアンテナ１１が移動させられる可能性があるからである。イグニッションオン時にリセットするので、イグニッションオン時が請求項の基準時点に相当する。

図５はアンテナ位置予測誤差算出部７３が実行する処理である。図５の処理は、図４の処理と同様、図３の処理においてセンサ測位絶対位置が決定された場合に実行する。

Ｓ２１では、横方向検出センサ２０から横方向予測誤差を取得する。続くＳ２２では、進行方向検出センサ３０から進行方向予測誤差を取得する。横方向予測誤差、進行方向予測誤差は、前述のように±１０ｃｍなどとして表される。さらに、Ｓ２３において、地図誤差を取得する。地図誤差は、高精度地図４１の誤差を表す値であり、予め設定されている値である。地図誤差も、±１０ｃｍなどとして表される。地図誤差は、演算部７０の内部の記憶部、あるいは、演算部７０がアクセス可能な記憶部に記憶されている。

Ｓ２４では、ＧＮＳＳ受信機１０から衛星測位予測誤差を取得する。Ｓ２５では、慣性航法装置５０から方位予測誤差を取得する。Ｓ２６では、方位予測誤差に基づく正規化アンテナ位置オフセットの予測誤差（以下、正規化時オフセット予測誤差）を算出する。

この正規化時オフセット予測誤差を図６を用いて説明する。図６において、Ｘは、車両座標系原点Ｏからアンテナ１１までの距離、θは方位予測誤差である。方位予測誤差θがあるため、アンテナ１１の真の位置がＰ０であるとしても、Ｓ１３で算出される正規化アンテナ位置オフセットにより定まるアンテナ１１の位置は、Ｐ１からＰ２までのどこかの点となっている可能性がある。θは比較的小さい値であるので、円弧Ｐ１−Ｐ０および円弧Ｐ２−Ｐ０がそれぞれ線分Ｏ−Ｐ０に略直交する直線であるとみなすと、Ｐ１からＰ０までの距離、および、Ｐ０からＰ２までの距離はＸ・ｔａｎθとなる。よって、±Ｘ・ｔａｎθが、正規化時オフセット予測誤差である。

Ｓ２７では、Ｓ２１〜Ｓ２４、Ｓ２６で取得あるいは算出した５つの誤差を加算してアンテナ位置予測誤差を算出する。Ｓ１３で算出する正規化アンテナ位置オフセットは、位置差分および車両方位の２つの値を用いて算出している。これら２つの値のうち位置差分は、横方向距離ｄｘ、進行方向距離ｄｙ、高精度地図４１、衛星測位絶対位置から算出している。そのためこれらの誤差である横方向予測誤差、進行方向予測誤差、地図誤差、衛星測位予測誤差を加算するのである。また、正規化アンテナ位置オフセットは車両方位を用いて算出しているので、方位予測誤差に基づく正規化アンテナ位置オフセットの予測誤差である正規化時オフセット予測誤差も加算するのである。このようにして算出するアンテナ位置予測誤差は、Ｓ１３で算出する正規化アンテナ位置オフセットの誤差を予測した値である。

Ｓ２８では、予測誤差記憶部に格納されている最良アンテナ位置予測誤差よりも、今回のＳ２７で算出したアンテナ位置予測誤差の方が小さいか否かを判断する。予測誤差記憶部は、前述のオフセット記憶部と同じ記憶部であってもよいし、それとは別の記憶部でもよい。

Ｓ２８の判断がＮＯであればそのまま図５の処理を終了するが、ＹＥＳであればＳ２９へ進む。Ｓ２９では、格納済みの最良アンテナ位置予測誤差を、今回算出したアンテナ位置予測誤差に更新する。最良アンテナ位置予測誤差が更新された場合、図４で説明したように、最良アンテナ位置オフセットが更新されることになる。なお、この最良アンテナ位置予測誤差も、最良アンテナ位置オフセットと同様、本実施形態では、イグニッションオン時にリセットする。

図７は測位位置補正部７４が実行する処理である。この処理は、Ｓ３においてＧＮＳＳ受信機１０から衛星測位絶対位置を取得する毎に実行する。Ｓ３１では、最良アンテナ位置オフセットをオフセット記憶部から取得する。

Ｓ３２では、慣性航法装置５０から車両２の進行方位を取得する。あるいは、図３の処理に続いて図４が実行されていれば、慣性航法装置５０から車両２の進行方位を取得することに代えて、Ｓ１２で取得した車両２の進行方位を用いてもよい。

続くＳ３３、Ｓ３４は補正後位置決定部に相当する。Ｓ３３では、Ｓ３１で取得した最良アンテナ位置オフセットを、Ｓ３２で取得した車両方位に基づいて回転補正することで補正時のアンテナ位置オフセットを決定する。

オフセット記憶部に記憶されている最良アンテナ位置オフセットは、車両２の進行方位が北向きになっているときの、車両座標系におけるアンテナ位置を表している。したがって、ここでの回転補正は、北向きになっている車両２の進行方位がＳ３２で取得した方位になる分だけ、最良アンテナ位置オフセットを車両座標系原点Ｏを中心に回転させる補正である。

Ｓ３４では、取得済みの衛星測位絶対位置から、Ｓ３３の処理で得た補正時のアンテナ位置オフセットを引くことで補正後測位絶対位置を算出する。

図８は測位信頼度出力部７５が実行する処理である。この処理も、測位位置補正部７４が実行する図７と同様、ＧＮＳＳ受信機１０から衛星測位絶対位置を取得する毎に実行する。よって、測位位置補正部７４が補正後測位絶対位置を算出する場合に、測位信頼度出力部７５は図８の処理を実行する。

Ｓ４１では、予測誤差記憶部から最良アンテナ位置予測誤差を取得する。続くＳ４２は衛星測位予測誤差取得部に相当し、ＧＮＳＳ受信機１０から衛星測位予測誤差を取得する。あるいは、図３の処理に続いて図５が実行されていれば、ＧＮＳＳ受信機１０から衛星測位予測誤差を取得することに代えて、Ｓ２４で取得した衛星測位予測誤差を用いてもよい。

Ｓ４３では、慣性航法装置５０から進行方位予測誤差を取得する。あるいは、図３の処理に続いて図５が実行されていれば、慣性航法装置５０から進行方位予測誤差を取得することに代えて、Ｓ２５で取得した進行方位予測誤差を用いてもよい。

Ｓ４４では、補正時のオフセット予測誤差を算出する。補正時である点がＳ２６で算出する正規化時オフセット予測誤差と異なるが、正規化時オフセット予測誤差と同様にして、補正時のオフセット予測誤差を算出する。すなわち、Ｓ４３で取得した方位予測誤差をθ、車両座標系原点ＯからＳ３１で取得した最良アンテナ位置オフセットにより定まるアンテナ１１の位置までの距離をＸとすれば、±Ｘ・ｔａｎθが、補正時のオフセット予測誤差である。

Ｓ４５では、Ｓ４１、Ｓ４２、Ｓ４４で取得あるいは算出した３つの誤差を加算して測位信頼度を算出する。このＳ４５は請求項の測位信頼度算出部に相当する。このようにして算出される測位信頼度は、Ｓ４１で取得した最良アンテナ位置予測誤差をｅ１、Ｓ４２で取得した衛星測位予測誤差をｅ２、Ｓ４４で算出した補正時のオフセット予測誤差をｅ３とすると±（ｅ１＋ｅ２＋ｅ３）となる。

Ｓ３４で算出する補正後測位絶対位置は、最良アンテナ位置オフセット、車両方位、衛星測位絶対位置の３つを用いて算出している。Ｓ４５で算出する測位信頼度は、これら最良アンテナ位置オフセット、車両方位、衛星測位絶対位置にそれぞれ対応する誤差である最良アンテナな位置予測誤差、衛星測位予測誤差、補正時のオフセット予測誤差を加算している。したがって、Ｓ４５で算出する測位信頼度は、補正後測位絶対位置の信頼度を表す。

続くＳ４６では、Ｓ３４で算出した補正後測位絶対位置を、車両２の現在位置として車両制御部６０へ出力するとともに、Ｓ４５で算出した測位信頼度も車両制御部６０へ出力する。

以上、説明した本実施形態では、Ｓ６においてセンサ測位絶対位置を逐次決定している。このセンサ測位絶対位置は、高精度地図４１に絶対座標が格納されている物体と車両２との距離に基づいて定まる車両２の位置である。このセンサ測位絶対位置とＳ３で取得した衛星測位絶対位置との位置差分に基づいて、車両座標系原点Ｏに対するアンテナ１１の位置を表している正規化アンテナ位置オフセットを算出している。このように、本実施形態では、車両座標系原点Ｏに対するアンテナ１１の位置を逐次算出することができる。

そして、測位位置補正処理では、衛星測位絶対位置をアンテナ位置オフセットに基づいて補正した補正後測位絶対位置を、車両２の位置として算出している。よって、アンテナ１１の位置の変更を受けにくい車両２の位置を車両制御部６０へ出力することができる。

加えて、本実施形態では、アンテナ位置オフセットの誤差を予測した値であるアンテナ位置予測誤差と、衛星測位絶対位置の誤差を予測した値である衛星測位予測誤差とに基づいて、補正後測位絶対位置の信頼度である測位信頼度を算出する。補正後測位絶対位置の算出には、アンテナ位置オフセットと衛星測位絶対位置の２つを用いるので、これら２つの予測誤差であるアンテナ位置予測誤差と衛星測位予測誤差とに基づいて算出する測位信頼度は、補正後測位絶対位置の信頼度を精度よく表している。

また、本実施形態では、Ｓ１２において車両２の進行方位を取得し、Ｓ１３では、その進行方位に基づいて、車両２の進行方位を北向きにしたときのアンテナ位置オフセットである正規化アンテナ位置オフセットを算出している。そして、補正後測位絶対位置を算出する際にも、Ｓ３２で車両２の進行方位を取得し、その進行方位に基づいて、最良アンテナ位置オフセットを回転補正して、補正後測位絶対位置を算出している。これにより、補正後測位絶対位置を算出する際の車両２の向きによらず、精度のよい補正後測位絶対位置を算出することができる。

また、本実施形態では、補正後測位絶対位置の信頼度を表す測位信頼度には、最良アンテナ位置予測誤差と衛星測位予測誤差だけでなく、方位予測誤差により生じるアンテナ位置オフセットの予測誤差である補正時のオフセット予測誤差が加算されている。これにより、車両方位の誤差を考慮した精度のよい測位信頼度となる。

また、本実施形態では、アンテナ位置予測誤差を逐次算出しており、イグニッションオン以降において最小のアンテナ位置予測誤差を最良アンテナ位置予測誤差とする。この最良アンテナ位置予測誤差を決定したときは、アンテナ位置オフセットの誤差が最も小さいと推定できる。そこで、最良アンテナ位置予測誤差を決定したときのアンテナ位置オフセットを最良アンテナ位置オフセットとし、補正後測位絶対位置の算出には、この最良アンテナ位置オフセットを用いる。これにより、精度のよい補正後測位絶対位置を算出できる。

そして、測位信頼度の算出に用いるアンテナ位置予測誤差も最良アンテナ位置予測誤差とする。また、その測位信頼度の算出に用いる補正時のオフセット予測誤差も、最良アンテナ位置オフセットを用いて算出する。これにより、測位信頼度の精度もより向上する。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。なお、以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用できる。

＜変形例１＞
前述の実施形態では、横方向予測誤差および進行方向予測誤差は動的に変化する値であったが、これら横方向予測誤差および進行方向予測誤差の一方または両方を、一定値としてもよい。

＜変形例２＞
前述の実施形態では、位置差分を正規化して、正規化アンテナ位置オフセットを決定していた。しかし、位置差分を算出したときの車両方位とともに、位置差分をそのままアンテナ位置オフセットとして保存すれば、正規化は必須ではない。

＜変形例３＞
車両座標系原点Ｏの位置は、車両２の前端面において車幅方向中央の点である必要はない。たとえば、車両２の重心位置、出荷時におけるアンテナ１１の取付位置など、種々の位置を車両座標系原点Ｏとすることができる。

＜変形例４＞
前述の実施形態では、基準時点をイグニッションオン時としていたが、一定期間毎を基準時点としてもよい。

＜変形例５＞
前述の実施形態では、補正後測位絶対位置とともに測位信頼度も車両制御部６０へ出力していたが、補正後測位絶対位置のみを車両制御部６０へ出力してもよい。

１：車載装置 ２：車両 ３：道路区画線 ４：道路標識 ５：停止線 １０：ＧＮＳＳ受信機 １１：アンテナ ２０：横方向検出センサ ３０：進行方向検出センサ ４０：記憶部 ４１：高精度地図 ５０：慣性航法装置 ６０：車両制御部 ６１：車両制御アプリケーション ７０：演算部 ７１：マッチング部 ７２：アンテナ位置オフセット決定部 ７３：アンテナ位置予測誤差算出部 ７４：測位位置補正部 ７５：測位信頼度出力部

Claims (10)

1. 航法衛星が送信する航法信号をアンテナで受信するＧＮＳＳ受信機が搭載される車両で用いられ、前記車両の位置を決定する車両位置決定装置であって、
   前記航法信号に基づいて算出され、前記アンテナの位置を絶対座標で表す衛星測位絶対位置を逐次取得する測位位置取得部（Ｓ３）と、
   距離センサを用いて決定した座標既知の物体と前記車両との距離に基づいて定まる前記車両の位置を絶対座標で表すセンサ測位絶対位置を決定するセンサ測位位置決定部（Ｓ６）と、
   前記衛星測位絶対位置と前記センサ測位絶対位置との位置差分に基づいて、前記車両上の基準位置に対する前記アンテナの位置を表すアンテナ位置オフセットを決定するアンテナ位置決定部（Ｓ１３）と、
   前記衛星測位絶対位置を前記アンテナ位置オフセットに基づいて補正して補正後測位絶対位置を決定する補正後位置決定部（Ｓ３３、Ｓ３４）と、
   前記アンテナ位置決定部が決定した前記アンテナ位置オフセットの誤差を予測した値であるアンテナ位置予測誤差を算出するアンテナ位置予測誤差算出部（７３）と、
   前記衛星測位絶対位置の誤差を予測した値である衛星測位予測誤差を取得する衛星測位予測誤差取得部（Ｓ４２）と、
   前記アンテナ位置予測誤差と前記衛星測位予測誤差とに基づいて、前記補正後測位絶対位置の信頼度である測位信頼度を算出する測位信頼度算出部（Ｓ４５）とを備える車両位置決定装置。
2. 航法衛星が送信する航法信号をアンテナで受信するＧＮＳＳ受信機が搭載される車両で用いられ、前記車両の位置を決定する車両位置決定装置であって、
   前記航法信号に基づいて算出され、前記アンテナの位置を絶対座標で表す衛星測位絶対位置を逐次取得する測位位置取得部（Ｓ３）と、
   距離センサを用いて決定した座標既知の物体と前記車両との距離に基づいて定まる前記車両の位置を絶対座標で表すセンサ測位絶対位置を決定するセンサ測位位置決定部（Ｓ６）と、
   前記衛星測位絶対位置と前記センサ測位絶対位置との位置差分に基づいて、前記車両上の基準位置に対する前記アンテナの位置を表すアンテナ位置オフセットを決定するアンテナ位置決定部（Ｓ１３）と、
   前記衛星測位絶対位置を前記アンテナ位置オフセットに基づいて補正して補正後測位絶対位置を決定する補正後位置決定部（Ｓ３３、Ｓ３４）と、
   前記車両の進行方位を逐次取得する方位取得部（Ｓ１２、Ｓ３２）とを備え、
   前記アンテナ位置決定部は、前記位置差分が算出されたときの前記進行方位に基づいて、前記車両が基準方位を向いたときの前記アンテナ位置オフセットである正規化アンテナ位置オフセットを算出し、
   前記補正後位置決定部は、前記アンテナ位置決定部が決定した前記正規化アンテナ位置オフセットと補正時に前記方位取得部が取得した前記進行方位とに基づいて補正時の前記アンテナ位置オフセットを決定し、決定した補正時の前記アンテナ位置オフセットと補正時に前記測位位置取得部が取得した前記衛星測位絶対位置とから、前記補正後測位絶対位置を決定する車両位置決定装置。
3. 請求項１において、
   前記車両の進行方位を逐次取得する方位取得部（Ｓ１２、Ｓ３２）を備え、
   前記アンテナ位置決定部は、前記位置差分が算出されたときの前記進行方位に基づいて、前記車両が基準方位を向いたときの前記アンテナ位置オフセットである正規化アンテナ位置オフセットを算出し、
   前記補正後位置決定部は、前記アンテナ位置決定部が決定した前記正規化アンテナ位置オフセットと補正時に前記方位取得部が取得した前記進行方位とに基づいて補正時の前記アンテナ位置オフセットを決定し、決定した補正時の前記アンテナ位置オフセットと補正時に前記測位位置取得部が取得した前記衛星測位絶対位置とから、前記補正後測位絶対位置を決定する車両位置決定装置。
4. 請求項３において、
   前記測位信頼度算出部は、前記アンテナ位置予測誤差と前記衛星測位予測誤差とに加えて、前記測位信頼度算出時の前記車両の進行方位の予測誤差も用いて、前記測位信頼度を算出する車両位置決定装置。
5. 請求項１、３、４のいずれか１項において、
   前記アンテナ位置予測誤差算出部は、前記アンテナ位置予測誤差を逐次算出し、所定の基準時点以降で最も小さい前記アンテナ位置予測誤差を最良アンテナ位置予測誤差とし、
   前記測位信頼度算出部は、前記最良アンテナ位置予測誤差を前記アンテナ位置予測誤差として用いて、前記測位信頼度を算出する車両位置決定装置。
6. 請求項５において、
   前記アンテナ位置決定部は、前記アンテナ位置予測誤差算出部が前記最良アンテナ位置予測誤差を決定したときの前記アンテナ位置オフセットを、最良アンテナ位置オフセットとし、
   前記補正後位置決定部は、前記測位位置取得部が取得した前記衛星測位絶対位置を、前記最良アンテナ位置オフセットに基づいて補正して前記補正後測位絶対位置を決定する車両位置決定装置。
7. 請求項１、３〜６のいずれか１項において、
   前記距離センサは、前記車両に搭載され、車両外部の物体までの距離を検出することに加えて、前記車両外部の物体の形状も検出し、
   前記センサ測位位置決定部は、前記距離センサが検出した前記車両外部の物体の形状と、道路上および道路周囲に存在する物体の形状が座標に対応付けて格納されている地図データとを照合することで、前記センサ測位絶対位置を決定する車両位置決定装置。
8. 請求項１、３〜７のいずれか１項において、
   前記アンテナ位置予測誤差算出部は、前記距離センサの検出誤差と、前記衛星測位絶対位置の予測誤差とに基づいて、前記アンテナ位置予測誤差を算出する車両位置決定装置。
9. 請求項３または４において、
   前記アンテナ位置予測誤差算出部は、前記距離センサの検出誤差と、前記衛星測位絶対位置の予測誤差と、前記車両の進行方位の予測誤差とに基づいて、前記アンテナ位置予測誤差を算出する車両位置決定装置。
10. 請求項７において、
    前記アンテナ位置予測誤差算出部は、前記距離センサの検出誤差と、前記衛星測位絶対位置の予測誤差と、前記地図データの誤差とに基づいて、前記アンテナ位置予測誤差を算出する車両位置決定装置。

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