JP2019124698A - Distance measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、移動体の移動距離を推定する技術に関する。 The present invention relates to a technique for estimating the moving distance of a moving object.
移動体の所定期間における移動距離を推定することにより、移動体に搭載された車速センサを補正する手法が例えば特許文献1に記載されている。特許文献1では、補正装置は、画像認識手段により地物Aを認識してから地物Bを認識するまでの車速センサの出力パルス数を検出するとともに、地図情報から地物Aと地物Bとの距離Dを取得する。そして、補正装置は、出力パルス数と距離Dとの関係に基づいて、出力パルス数から車両の走行距離又は走行速度を求める演算式を補正する。
For example,
しかし、特許文献1の方法では、画像認識手段により一度に1つの地物しか認識できず、道路に描かれた標識のように、車両が走行している道路上の地物しか利用することができない。
However, in the method of
本発明が解決しようとする課題としては、上記のものが例として挙げられる。本発明は、任意の地物を利用して移動体の移動距離を推定することを目的とする。 As problems to be solved by the present invention, the above-mentioned ones can be mentioned as an example. An object of the present invention is to estimate the moving distance of a mobile using any feature.
請求項1に記載の発明は、距離推定装置であって、出射された光の地物による反射光を受光することにより、前記地物までの距離を取得する第1取得部と、前記第1取得部によって距離が取得された2つの地物について、当該2つの地物間の距離を取得する第2取得部と、前記第1取得部及び前記第2取得部の取得結果に基づき、第1時刻から第2時刻までの移動体の移動距離を算出する算出部と、を備えることを特徴とする。
The invention according to
本発明の好適な実施形態では、距離推定装置は、第1時刻及び第2時刻それぞれにおける移動体から2つの地物までの距離をそれぞれ取得する第1取得部と、前記2つの地物間の距離を取得する第2取得部と、前記第1取得部及び前記第2取得部の取得結果に基づき、前記第1時刻から前記第2時刻までの前記移動体の移動距離を算出する算出部と、を備える。 In a preferred embodiment of the present invention, the distance estimation device acquires a distance between the moving object and two features at each of the first time and the second time, and a distance between the two features. A second acquisition unit that acquires a distance, and a calculation unit that calculates a moving distance of the moving body from the first time to the second time based on the acquisition results of the first acquisition unit and the second acquisition unit And.
上記の距離推定装置は、第1時刻及び第2時刻それぞれにおける移動体から2つの地物までの距離をそれぞれ取得するとともに、2つの地物間の距離を取得する。そして、その取得結果に基づき、第1時刻から第2時刻までの移動体の移動距離を算出する。これにより、移動体から計測できる任意の地物を利用して、移動体の移動距離を算出することができる。 The above-described distance estimation device acquires the distance from the moving object to the two features at each of the first time and the second time, and obtains the distance between the two features. Then, based on the acquisition result, the moving distance of the moving body from the first time to the second time is calculated. Thereby, the movement distance of the mobile can be calculated using any feature that can be measured from the mobile.
本発明の他の好適な実施形態では、距離推定装置は、第1時刻及び第2時刻それぞれにおける移動体から少なくとも3つの地物までの距離をそれぞれ取得する第1取得部と、前記少なくとも3つの地物間の距離をそれぞれ取得する第2取得部と、前記第1取得部及び前記第2取得部の取得結果に基づき、前記第1時刻から前記第2時刻までの前記移動体の移動距離を算出する算出部と、を備える。 In another preferred embodiment of the present invention, the distance estimation apparatus further comprises: a first acquisition unit for acquiring distances from the moving object to at least three features at the first time and the second time respectively; The moving distance of the moving object from the first time to the second time is calculated based on the acquisition results of the second acquiring unit for acquiring the distance between features and the first acquiring unit and the second acquiring unit. And a calculation unit to calculate.
上記の距離推定装置は、第1時刻及び第2時刻それぞれにおける移動体から少なくとも3つの地物までの距離をそれぞれ取得するとともに、少なくとも3つの地物間の距離をそれぞれ取得する。そして、その取得結果に基づき、第1時刻から第2時刻までの移動体の移動距離を算出する。これにより、移動体から計測できる任意の地物を利用して、移動体の移動距離を算出することができる。 The above-described distance estimation device acquires the distances from the moving object to the at least three features at the first time and the second time respectively, and acquires the distances between the at least three features. Then, based on the acquisition result, the moving distance of the moving body from the first time to the second time is calculated. Thereby, the movement distance of the mobile can be calculated using any feature that can be measured from the mobile.
上記の距離推定装置の一態様では、前記算出部は、前記第1時刻から前記第2時刻までの移動距離と、車速パルス信号の平均パルス幅とに基づいて、前記車速パルス信号の1パルスあたりの移動距離を算出する。これにより、算出した移動距離に基づいて、車速パルス信号のキャリブレーションなどを行うことができる。 In one aspect of the above distance estimation device, the calculation unit is based on the movement distance from the first time to the second time and the average pulse width of the vehicle speed pulse signal, per pulse of the vehicle speed pulse signal. Calculate the movement distance of Thus, calibration of the vehicle speed pulse signal can be performed based on the calculated movement distance.
上記の距離推定装置の他の一態様では、前記算出部は、前記移動体のヨー方向の角速度又は操舵角が所定の閾値未満であるときに前記移動距離を算出する。これにより、移動距離の算出精度を向上させることができる。 In another aspect of the above distance estimation device, the calculation unit calculates the movement distance when the angular velocity in the yaw direction of the movable body or the steering angle is less than a predetermined threshold. Thereby, the calculation accuracy of the movement distance can be improved.
上記の距離推定装置の好適な例では、前記第2取得部は、前記第1取得部が取得した2つの地物までの距離、及び、前記移動体の進行方向と前記2つの地物それぞれの方向とがなす角に基づいて、前記2つの地物間の距離を取得する。他の好適な例では、前記第2取得部は、地図情報に基づいて、前記2つの地物間の距離を取得する。 In a preferred example of the above-described distance estimation device, the second acquisition unit is a distance between two features acquired by the first acquisition unit, a traveling direction of the movable body, and the two features. The distance between the two features is obtained based on the angle made by the direction. In another preferable example, the second acquisition unit acquires a distance between the two features based on map information.
上記の距離推定装置の他の一態様では、前記算出部は、前記移動体の走行速度に応じて、前記第1時刻から前記第2時刻までの時間間隔を変化させる。これにより、移動距離の算出精度を向上させることができる。好適には、前記算出部は、前記移動体の走行速度が速いほど前記時間間隔を短くする。 In another aspect of the above distance estimation device, the calculation unit changes a time interval from the first time to the second time according to the traveling speed of the moving body. Thereby, the calculation accuracy of the movement distance can be improved. Preferably, the calculation unit shortens the time interval as the traveling speed of the movable body is higher.
本発明の他の好適な実施形態では、距離推定装置により実行される距離推定方法は、第1時刻及び第2時刻それぞれにおける移動体から2つの地物までの距離をそれぞれ取得する第1取得工程と、前記2つの地物間の距離を取得する第2取得工程と、前記第1取得部及び前記第2取得部の取得結果に基づき、前記第1時刻から前記第2時刻までの前記移動体の移動距離を算出する算出工程と、を備える。これにより、移動体から計測できる任意の地物を利用して、移動体の移動距離を算出することができる。 In another preferred embodiment of the present invention, a distance estimation method executed by the distance estimation device acquires a distance from a mobile body to two features at a first time and a second time respectively. , The second acquisition step of acquiring the distance between the two features, and the movable body from the first time to the second time based on the acquisition results of the first acquisition unit and the second acquisition unit Calculating a movement distance of Thereby, the movement distance of the mobile can be calculated using any feature that can be measured from the mobile.
本発明の他の好適な実施形態では、距離推定装置により実行される距離推定方法は、第1時刻及び第2時刻それぞれにおける移動体から少なくとも3つの地物までの距離をそれぞれ取得する第1取得工程と、前記少なくとも3つの地物間の距離をそれぞれ取得する第2取得工程と、前記第1取得部及び前記第2取得部の取得結果に基づき、前記第1時刻から前記第2時刻までの前記移動体の移動距離を算出する算出工程と、を備える。これにより、移動体から計測できる任意の地物を利用して、移動体の移動距離を算出することができる。 In another preferred embodiment of the present invention, the distance estimation method executed by the distance estimation device acquires first each of distances from the moving object to at least three features at the first time and the second time, respectively. From the first time to the second time based on the process, the second acquisition process for acquiring the distances between the at least three features, and the acquisition results of the first acquisition unit and the second acquisition unit. And a calculation step of calculating the movement distance of the moving body. Thereby, the movement distance of the mobile can be calculated using any feature that can be measured from the mobile.
本発明の他の好適な実施形態では、コンピュータを備える距離推定装置によって実行されるプログラムは、第1時刻及び第2時刻それぞれにおける移動体から2つの地物までの距離をそれぞれ取得する第1取得部、前記2つの地物間の距離を取得する第2取得部、前記第1取得部及び前記第2取得部の取得結果に基づき、前記第1時刻から前記第2時刻までの前記移動体の移動距離を算出する算出部、として前記コンピュータを機能させる。これにより、移動体から計測できる任意の地物を利用して、移動体の移動距離を算出することができる。 In another preferred embodiment of the present invention, a program executed by a distance estimation device provided with a computer acquires first each of distances from a moving body to two features at first and second times. Unit, a second acquisition unit that acquires a distance between the two features, and the moving object from the first time to the second time based on the acquisition results of the first acquisition unit and the second acquisition unit. The computer functions as a calculation unit that calculates the movement distance. Thereby, the movement distance of the mobile can be calculated using any feature that can be measured from the mobile.
本発明の他の好適な実施形態では、コンピュータを備える距離推定装置によって実行されるプログラムは、第1時刻及び第2時刻それぞれにおける移動体から少なくとも3つの地物までの距離をそれぞれ取得する第1取得部、前記少なくとも3つの地物間の距離をそれぞれ取得する第2取得部、前記第1取得部及び前記第2取得部の取得結果に基づき、前記第1時刻から前記第2時刻までの前記移動体の移動距離を算出する算出部、として前記コンピュータを機能させる。これにより、移動体から計測できる任意の地物を利用して、移動体の移動距離を算出することができる。
上記のプログラムは、記憶媒体に記憶して利用することができる。
In another preferred embodiment of the present invention, a program executed by a distance estimation device comprising a computer obtains distances from a mobile to at least three features at first and second times respectively. An acquisition unit, a second acquisition unit acquiring each of the distances between the at least three features, the first acquisition unit, and the second acquisition unit based on the acquisition results of the second acquisition unit; The computer functions as a calculation unit that calculates the movement distance of the moving object. Thereby, the movement distance of the mobile can be calculated using any feature that can be measured from the mobile.
The above program can be stored and used in a storage medium.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。以下では、本発明の距離推定手法により得られた移動体の移動距離を、車両の車速パルスのキャリブレーションに使用する実施例について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Hereinafter, an embodiment will be described in which the moving distance of the moving object obtained by the distance estimation method of the present invention is used for calibration of a vehicle speed pulse of a vehicle.
[背景]
現在のカーナビゲーション装置などに搭載されている自己位置推定システムでは、車速センサを用いて車速を検出し、角速度センサあるいは操舵角センサを用いて進行方向を検出することで、車両の移動状況を計測し、これらをGPSや外界センサで計測した情報と統合することで現在位置を推定している。よって、自己位置推定精度を向上させるために、車速を高精度に検出することが求められている。
[background]
In the current position estimation system installed in a car navigation system etc., the vehicle speed is detected using a vehicle speed sensor, and the traveling direction is measured using an angular velocity sensor or a steering angle sensor to measure the movement situation of the vehicle. The current position is estimated by integrating these with information measured by GPS and an external sensor. Therefore, in order to improve the self-position estimation accuracy, it is required to detect the vehicle speed with high accuracy.
車速センサは、例えば、トランスミッションの出力軸または車輪の回転速度に比例した時間間隔で車速パルス信号を出力する。そして、下記の式(1)に示すように、距離係数αdをパルス幅tpで除することで車速vを計算できる。この距離係数αdは車速パルス信号の1パルスあたりの移動距離である。 The vehicle speed sensor outputs, for example, a vehicle speed pulse signal at time intervals proportional to the rotation speed of the output shaft or the wheel of the transmission. Then, as shown in the following equation (1), the vehicle speed v can be calculated by dividing the distance coefficient α d by the pulse width t p . The distance coefficient α d is a movement distance per pulse of the vehicle speed pulse signal.
1パルスあたりの移動距離は、車種によって異なる。また、タイヤの空気圧の変化やタイヤの交換などによりタイヤの外径が変化すると、1パルスあたりの移動距離も変化する。さらに、1パルスあたりの移動距離は走行速度によっても変化する。通常、走行抵抗により、車速パルスから求まる車輪速度と実際の車体速度に差が生じる。高速走行時は低速走行時に比べて走行抵抗が大きくなるため、車輪速度と車体速度の速度差も、低速走行時に比べて高速走行時の方が大きくなる。従って、高速走行時と低速走行時では1パルスあたりの移動距離が異なる。以上より、車速を高精度に求めるためには距離係数は適宜キャリブレーションし、更新する必要がある。 The movement distance per pulse differs depending on the vehicle type. In addition, when the outer diameter of the tire changes due to the change of the air pressure of the tire, the change of the tire, etc., the moving distance per pulse also changes. Furthermore, the movement distance per pulse also changes depending on the traveling speed. Usually, the traveling resistance causes a difference between the wheel speed obtained from the vehicle speed pulse and the actual vehicle speed. At high speed running, the running resistance is greater than at low speed running, so the speed difference between the wheel speed and the body speed is also greater at high speed running than at low speed running. Therefore, the travel distance per pulse is different between high speed traveling and low speed traveling. As mentioned above, in order to obtain | require a vehicle speed with high precision, it is necessary to calibrate and update a distance coefficient suitably.
従来は、距離係数のキャリブレーションを行う際に、リファレンスとしてGPSから得られる情報を利用してきた。例えば、GPSから得られるGPS位置によって求まる車両の移動距離ΔDと車速パルス数nを用いて、下記の式(2)により1パルスあたりの移動距離dpを算出し、常時、平均化処理を施すことにより補正を行うという方法がある。 Conventionally, when performing calibration of the distance factor, information obtained from GPS is used as a reference. For example, using the travel distance ΔD of the vehicle determined by the GPS position obtained from the GPS and the vehicle speed pulse number n, the travel distance d p per pulse is calculated by the following equation (2), and an averaging process is applied constantly There is a way to make corrections by
しかし、条件によってはリファレンスであるGPS情報自身に大きな誤差を含む場合があり、大きな誤差を含むGPS情報をリファレンスとしてキャリブレーション計算を行うと、真値からずれた距離係数となってしまうという問題がある。リファレンスとなるGPS情報をより正確に得るには条件を厳しくすれば良いのだが、条件を厳しくすればする程、リファレンス情報を得る回数が減るので、キャリブレーションの進みが遅くなる、という相反する問題が出てくる。
[距離係数更新処理]
However, depending on the conditions, the GPS information itself, which is a reference, may include a large error, and if calibration calculation is performed using GPS information including a large error as a reference, the distance coefficient deviates from the true value. is there. To get more accurate reference GPS information, the conditions should be tightened, but as the conditions are tightened, the number of times the reference information is obtained decreases, which contradicts the problem that the progress of calibration is delayed. Comes out.
Distance factor update processing
以上の観点より、本実施例に係る距離係数更新装置(以下、単に「更新装置」とも呼ぶ。)は、GPS情報をリファレンスとせずに、外界センサによる地物の計測に基づいて車両の移動距離を計算し、車速パルス信号のキャリブレーションのリファレンスとして使用する。外界センサとしては、カメラやLiDAR(Light Detection And Ranging)、ミリ波レーダーなどを用いることができる。 From the above point of view, the distance coefficient update device according to the present embodiment (hereinafter, also simply referred to as "update device") does not use GPS information as a reference, and the moving distance of the vehicle Is calculated and used as a reference for calibration of the vehicle speed pulse signal. As the external sensor, a camera, LiDAR (Light Detection And Ranging), millimeter wave radar, or the like can be used.
図1は、実施例に係る距離係数更新処理を示すフローチャートである。まず、工程P1では、更新装置は、時刻T1において、外界センサを用いて2つの地物を計測する。次に、工程P2では、更新装置は、時刻T1からΔT秒経過した時刻T2において、時刻T1で計測したものと同じ2つの地物を計測する。次に、工程P3では、更新装置は、2つの地物間の相対距離を取得する。 FIG. 1 is a flowchart showing distance coefficient update processing according to the embodiment. First, in step P1, the updating device measures two features at time T 1 using an external sensor. Next, in step P2, updating device, at time T 2, which has passed ΔT seconds from the time T 1, to measure the same two features as measured at time T 1. Next, in step P3, the updating device obtains the relative distance between the two features.
次に、工程P4では、更新装置は、時刻T1及び時刻T2で取得した、各時刻における車両中心位置から各地物までの距離と、各地物間の相対距離を用いて、時刻T1から時刻T2までの車両の移動距離ΔDを算出する。 Next, in step P4, the update device was acquired at time T 1 and time T 2, and the distance to each feature from the vehicle center position at each time, using the relative distances between each feature, from time T 1 The movement distance ΔD of the vehicle up to time T 2 is calculated.
次に、工程P5では、更新装置は、時刻T1から時刻T2の間の車速パルス信号の平均パルス幅tpと、時刻T1から時刻T2までの経過時間ΔTと、工程P4で求めた時刻T1から時刻T2までの車両の移動距離ΔDとを用いて、1パルスあたりの移動距離dpを算出する。そして、工程P6では、更新装置は、工程P5及びP6で求めた1パルスあたりの移動距離dpを用いて、距離係数αdを更新する。 Next, in step P5, the update device, an average pulse width t p of the vehicle speed pulse signal from the time T 1 of the time T 2, the elapsed time ΔT from the time T 1 to time T 2, determined in step P4 from time T 1 by using the the moving distance ΔD the vehicle up to the time T 2, and calculates the moving distance d p per pulse. Then, in step P6, the updating device updates the distance coefficient α d using the movement distance d p per pulse obtained in steps P5 and P6.
次に、上記の距離係数更新処理の各工程について詳しく説明する。
(1)地物間の距離の取得(工程P1〜P3)
図2は、2つの地物と移動中の車両との位置関係の一例を示す。時刻T1から時刻T2の間に車両が図2に示すように移動したとする。まず、更新装置は、時刻T1において地物1及び地物2を検出し、車両から地物1までの距離L1及び車両の進行方向Hdと地物1のなす角度φ1、並びに、車両から地物2までの距離L2及び車両の進行方向Hdと地物2のなす角度φ2を取得する(工程P1)。このとき、地物1と地物2の相対距離Lは、L1、L2、φ1、φ2を用いて次のように計算できる(工程P3)。
Next, each process of the above-mentioned distance coefficient update process will be described in detail.
(1) Acquisition of distance between features (steps P1 to P3)
FIG. 2 shows an example of the positional relationship between two features and a moving vehicle. Vehicle during the period from the time T 1 time T 2, is to have moved as shown in FIG. First, the updating device detects the
次に、更新装置は、時刻T2においても時刻T1と同様に地物1及び地物2を検出し、車両から地物1までの距離L´1及び車両の進行方向Hd´と地物1のなす角度φ´1、並びに、車両から地物2までの距離L´2及び車両の進行方向Hd´と地物2のなす角度φ´2を取得する(工程P2)。このとき、時刻T1と同様に、L´1、L´2、φ´1、φ´2を用いて地物間の相対距離を計算することができる。時刻T2で計算される地物間の相対距離L´は、以下の式により得られる(工程P3)。
Next, the update device detects
後述の工程P4において車両の移動距離ΔDを計算する際は、更新装置は、地物間の相対距離LとL´のどちらかを使用する。もしくは、更新装置は、次の式により相対距離LとL´の平均値Laveを算出して使用しても良い。 When calculating the movement distance ΔD of the vehicle in step P4 described later, the updating device uses either of the relative distances L and L ′ between features. Alternatively, the updating device may calculate and use the average value L ave of the relative distances L and L ′ according to the following equation.
上記の例では、工程P3において、外界センサによる地物計測結果に基づいて地物間の相対距離L(以下、「地物間距離L」とも呼ぶ。)を演算により求めているが、高精度地図が使用できる場合には、高精度地図のデータから地物間距離Lを取得しても構わない。外界センサによる地物計測結果から地物間距離Lを算出する場合は地物の計測精度によって地物間距離Lが変わってしまう。つまり、計測精度が悪いと、算出される地物間距離Lの精度も悪くなり、後で計算する車両の移動距離ΔDの精度も悪化する。この点、高精度地図を用いると、地物間距離Lを高精度に得ることができるので、車両の移動距離ΔDの精度を向上させることができる。 In the above example, the relative distance L between features (hereinafter, also referred to as “feature distance L”) is obtained by calculation based on the feature measurement result by the external sensor in the process P3. If a map can be used, the feature distance L may be acquired from data of the high precision map. When calculating the feature distance L from the feature measurement result by the external sensor, the feature distance L changes depending on the feature measurement accuracy. That is, if the measurement accuracy is poor, the accuracy of the feature distance L calculated is also degraded, and the accuracy of the movement distance ΔD of the vehicle to be calculated later is also degraded. In this respect, when the high accuracy map is used, the feature distance L can be obtained with high accuracy, so that the accuracy of the movement distance ΔD of the vehicle can be improved.
(2)移動距離ΔDの算出(工程P4)
次に、更新装置は、時刻T1で取得した距離L1、L2と、時刻T2で取得した距離L´1、L´2と、地物間の相対距離Lとを用いて、時刻T1から時刻T2までの車両の移動距離ΔDを算出する。図3は、移動距離ΔDの算出方法を示す。図3において、角度αは余弦定理により以下のように求められる。
(2) Calculation of movement distance ΔD (step P4)
Next, the update device includes a
なお、上記の例では、図3における地物2側の角度α、βを用いて移動距離ΔDを算出しているが、その代わりに、地物1側の角度α´、β´を用いて移動距離ΔDを算出してもよい。また、上記の方法によりそれぞれ算出した移動距離ΔDの平均値を算出してもよい。
In the above example, the movement distance ΔD is calculated using the angles α and β on the
(3)1パルスあたりの移動距離dpの計算(工程P5)
次に、更新装置は、時刻T1から時刻T2までのΔT秒間における車両の移動距離ΔDと、車速パルス信号の平均パルス幅tpとを用いて、以下のように、1パルスあたりの移動距離dpを算出する。
(3) Calculation of moving distance d p per pulse (step P5)
Next, the update device, by using the moving distance ΔD the vehicle in ΔT seconds from the time T 1 to time T 2, the average pulse width t p of the vehicle speed pulse signal, as described below, the movement per pulse The distance d p is calculated.
図4は、平均パルス幅tpを説明する図である。平均パルス幅tpは、時刻T1から時刻T2の間に計測したパルス幅をバッファリングしておき、下記の式(11)のように平均をとることにより計算できる。 FIG. 4 is a diagram for explaining the average pulse width t p . Average pulse width t p is the pulse width measured between the time T 1 of the time T 2, leave buffers can be calculated by taking the average as the following equation (11).
その代わりに、平均パルス幅は、式(11)を用いた逐次計算によっても求めることができる。逐次計算により平均パルス幅を求める場合には、計測したパルス幅をバッファリングする必要がないので、装置内のメモリ使用量を削減することができる。 Instead, the average pulse width can also be determined by sequential calculation using equation (11). When obtaining the average pulse width by sequential calculation, it is not necessary to buffer the measured pulse width, so the memory usage in the device can be reduced.
図5は、逐次計算により平均パルス幅を求める処理のフローチャートである。まず、時刻T=T1において、更新装置は、検出されたパルス数を示す係数kを「0」にリセットし(ステップS51)、現在時刻Tを取得する(ステップS52)。次に、更新装置は、現在時刻Tが時刻T2になったか否かを判定する(ステップS53)。 FIG. 5 is a flowchart of processing for obtaining an average pulse width by sequential calculation. At time T = T 1, the update unit resets the coefficient k indicating the number of detected pulses to "0" (step S51), and acquires the current time T (step S52). Next, the update unit determines whether the present time T reaches time T 2 (step S53).
現在時刻Tが時刻T2になっていない場合(ステップS53:NO)、更新装置は車速パルス信号を検出し、そのパルス幅tkを取得する(ステップS54)。次に、更新装置は、係数kを1増加させ(ステップS55)、係数k=1であるか否かを判定する(ステップS56)。 If the current time T is not in time T 2 (step S53: NO), the update unit detects the vehicle speed pulse signal, and obtains the pulse width t k (step S54). Next, the updating device increments the coefficient k by 1 (step S55), and determines whether the coefficient k = 1 or not (step S56).
係数k=1である場合(ステップS56:YES)、そのパルス幅tkを平均パルス幅tpに代入し(ステップS58)、ステップS52へ戻る。一方、係数k=1でない場合(ステップS56:NO)、更新装置は、式(11)により、その時点における平均パルス幅tpと今回のパルス幅tkとの差分を係数kで除した値(tk−tp)/k、即ち、今回のパルス幅tkによる平均パルスtpの変動分をその時点の平均パルス幅tpに加算して平均パルス幅tpを更新し、ステップS52へ戻る。そして、ステップS53において、現在時刻Tが時刻T2になった場合(ステップS53:YES)、処理は終了する。 If the coefficient k = 1 (step S56: YES), and assigns the pulse width t k to the average pulse width tp (step S58), the flow returns to step S52. On the other hand, if not the coefficient k = 1 (step S56: NO), the update device, by the equation (11), obtained by dividing the difference between the average pulse width t p and the current pulse width t k at the time by a factor k value (t k -t p) / k , that is, to update the current pulse width t k average pulse t p the variation of adding the average pulse width t p of the time average pulse width t p by, step S52 Return to Then, in step S53, if the current time T reaches time T 2 (step S53: YES), the process ends.
(4)距離係数αdの更新(工程P6)
次に、更新装置は、工程P5で得られた移動距離dpを用いて、距離係数αdを更新する。具体的には、得られた移動距離dpを新たな距離係数αdとする。なお、こうして得られた更新後の距離係数αdは、式(1)による車速vの算出などに使用される。
(4) Update of distance coefficient α d (process P6)
Next, the updating device updates the distance coefficient α d using the moving distance d p obtained in the process P5. Specifically, the obtained movement distance d p is set as a new distance coefficient α d . The updated distance coefficient α d obtained in this way is used for calculation of the vehicle speed v according to equation (1).
(5)地物の3次元位置を車両の水平面に投射する手法
上記の説明は、路面を平面であると仮定し、車両は平面内を移動し、地物は車両と同一平面内にあるとみなすことにより成り立つものである。しかし、道路標識や信号機のように、実環境における地物の多くは空間内に高さを持って存在する。そこで、地物の3次元座標を車両の水平面に投射することにより、上記と同様の手法で車両の移動距離を算出することができる。この手法について以下に説明する。
(5) A method of projecting the three-dimensional position of the feature on the horizontal plane of the vehicle In the above description, assuming that the road surface is flat, the vehicle moves in the plane and the feature is in the same plane as the vehicle It is something that holds true by thinking. However, many features in the real environment, such as road signs and traffic lights, exist with height in space. Therefore, by projecting the three-dimensional coordinates of the feature on the horizontal plane of the vehicle, the movement distance of the vehicle can be calculated by the same method as described above. This method is described below.
ここで、図6(B)に示すように車両座標系(XYZ座標系)を定めるものとする。ここで、X軸は車両の進行方向を示し、Y軸は車両の水平面内で車両の進行方向に垂直な方向を示し、Z軸は車両の高さ方向を示す。 Here, as shown to FIG. 6 (B), a vehicle coordinate system (XYZ coordinate system) shall be defined. Here, the X axis indicates the traveling direction of the vehicle, the Y axis indicates the direction perpendicular to the traveling direction of the vehicle in the horizontal plane of the vehicle, and the Z axis indicates the height direction of the vehicle.
(i)地物の3次元位置を取得できる場合
地物の3次元位置の計測が可能な外界センサを用いて地物の3次元座標を取得できる場合、又は、地図データに地物の3次元座標のデータが含まれている場合に、図6(C)に示すように、車両座標系における地物の3次元座標Pが取得できたとする。
(I) When the 3D position of the feature can be obtained When the 3D coordinates of the feature can be obtained using an external sensor capable of measuring the 3D position of the feature, or in the map data, the 3D feature of the feature When coordinate data is included, it is assumed that three-dimensional coordinates P of a feature in the vehicle coordinate system can be acquired as shown in FIG. 6 (C).
このとき、点PからXY平面へ下ろした垂線の足を点P’とおくと、線分OP’の長さLxy、及び、線分OP’とX軸とのなす角φxyは次のように計算できる。 At this time, assuming that the foot of the perpendicular drawn from point P to the XY plane is point P ′, the length L xy of line segment OP ′ and the angle φ xy between line segment OP ′ and the X axis are It can be calculated as
従って、工程P1〜P4における処理では、式(12)を用いて水平距離Lxy及び角度φxyを求め、使用すれば良い。具体的には、工程P1においては、水平距離L1xy、L´2xy及び角度φ1xy、φ2xyを求める。同様に、工程P2においては、水平距離L´1xy、L´2xy及び角度φ´1xy、φ´2xyを求める。そして、これらに基づいて、工程P3で地物間距離L及びL´を求め、工程P4で移動距離ΔDを求める。 Therefore, in the processes in the processes P1 to P4, the horizontal distance L xy and the angle φ xy may be determined using Equation (12) and used. Specifically, in step P1, the horizontal distance L 1xy, L'2xy and angle phi 1Xy, seek phi 2xy. Similarly, in the process P2, horizontal distances L' 1xy , L' 2xy and angles ? '1xy,?' 2xy are determined. Then, based on these, the feature distances L and L 'are obtained in a process P3, and the movement distance ΔD is obtained in a process P4.
(ii)地物までの距離と角度を取得できる場合
地物までの距離と角度を計測可能な外界センサを用いて、図7に示すように、車両から地物までの距離L、車両の進行方向(車両座標系のX軸)に対する地物の方位角φxy、車両の水平面(車両座標系のXY平面)に対する地物の仰角φxyzが取得できたとする。
(Ii) When the distance and angle to the feature can be acquired As shown in FIG. 7 using an external sensor capable of measuring the distance and angle to the feature, the distance L from the vehicle to the feature, the progress of the vehicle It is assumed that the azimuth angle φ xy of the feature with respect to the direction (X axis of the vehicle coordinate system) and the elevation angle φ xyz of the feature with respect to the horizontal plane of the vehicle (XY plane of the vehicle coordinate system) can be acquired.
このとき、点PからXY平面へ下ろした垂線の足を点P’とおくと、線分OP’の長さLxyは次のように計算できる。 At this time, when the foot of the perpendicular drawn from the point P to the XY plane is set as a point P ′, the length L xy of the line segment OP ′ can be calculated as follows.
[第1実施例]
次に、上記の更新装置の第1実施例について説明する。図8は、第1実施例に係る更新装置1の構成を示すブロック図である。第1実施例では、更新装置1は、外界センサによる2つの地物の計測結果に基づいて、演算により地物間距離Lを求める。
[First embodiment]
Next, a first embodiment of the above update apparatus will be described. FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the
図示のように、更新装置1は、ジャイロセンサ10と、車速センサ11と、外界センサ12と、進行方向取得部13と、車速パルス計測部14と、地物計測部15と、地物間距離計算部16と、距離係数校正部17と、移動距離計算部18とを備える。なお、進行方向取得部13、車速パルス計測部14、地物計測部15、地物間距離計算部16、距離係数校正部17、及び、移動距離計算部18は、CPUなどのコンピュータが予め用意されたプログラムを実行することにより実現することができる。
As illustrated, the
進行方向取得部13は、ジャイロセンサ10の出力に基づいて車両の進行方向Hdを取得し、地物計測部15及び距離係数校正部17に供給する。車速パルス計測部14は、車速センサ11から出力される車速パルスを計測し、車速パルス信号の平均パルス幅tpなどを算出して距離係数校正部17に供給する。
The traveling
外界センサ12は、例えばカメラ、LiDAR、ミリ波レーダーなどであり、地物計測部15は、外界センサ12の出力に基づいて地物までの距離を計測する。具体的には、地物計測部15は、時刻T1において、車両から2つの地物までの距離L1、L2を測定するとともに、進行方向取得部13から供給された車両の進行方向Hdと2つの地物の方向とのなす角φ1、φ2を算出し、地物間距離計算部16及び移動距離計算部18に供給する。また、地物計測部15は、時刻T2において、車両から2つの地物までの距離L´1、L´2を測定するとともに、進行方向取得部13から供給された車両の進行方向Hd´と2つの地物の方向とのなす角φ´1、φ´2を算出し、地物間距離計算部16及び移動距離計算部18に供給する。
The
地物間距離計算部16は、地物計測部15が計測した2つの地物についての距離L1、L2及び角度φ1、φ2に基づいて、前述の式(3)により地物間距離Lを算出して移動距離計算部18へ供給する。
The inter-feature
移動距離計算部18は、地物計測部15から供給された距離L1、L2、L´1、L´2、及び、地物間距離計算部16が算出した地物間距離Lに基づいて、前述の式(6)〜(8)により、車両の移動距離ΔDを算出して距離係数校正部17に供給する。
Moving
距離係数校正部17は、車速パルス計測部14から供給された平均パルス幅tpと、移動距離計算部18から供給された移動距離ΔDとに基づいて、1パルスあたりの移動距離dp(即ち、距離係数αd)を算出する。求めた1パルスあたりの移動距離から、車体速度を算出してもよい。
Distance
次に、第1実施例による距離係数更新処理について説明する。図9は、第1実施例による距離係数更新処理のフローチャートである。 Next, distance coefficient update processing according to the first embodiment will be described. FIG. 9 is a flowchart of distance coefficient update processing according to the first embodiment.
まず、更新装置1は、進行方向取得部13が出力する車両の進行方向などに基づいて、車両が直進走行しているが否かを判定する(ステップS11)。これは、車両が直進走行していない場合は、移動距離計算部18が出力する移動距離ΔDの精度が低下するからである。具体的に、ジャイロセンサ10が車両のヨー方向の角速度ωを検出できる場合には、|ω|<Δω(Δω:所定の閾値)の場合に車両が直進走行していると判定してもよい。また、車両の操舵角δを検出できる場合には、|δ|<Δδ(Δδ:所定の閾値)の場合に車両が直進走行していると判定してもよい。
First, the updating
車両が直進走行していない場合(ステップS11:NO)、処理は終了する。一方、車両が直進走行している場合(ステップS11:YES)、更新装置1は、2つの地物1、2を計測し(ステップS12)、その相対距離Lを計算する(ステップS13)。
If the vehicle is not traveling straight (step S11: NO), the process ends. On the other hand, when the vehicle travels straight (step S11: YES), the updating
次に、更新装置1は、flag=0であるか否かを判定する(ステップS14)。なお、「flag」は、処理の開始時に「0」にリセットされている。flag=0である場合(ステップS14:YES)、更新装置1はflagに「1」をセットし(ステップS15)、平均パルス幅tpの計算を開始して(ステップS16)、ステップS11へ戻る。
Next, the
一方、flag=0でない場合(ステップS14:NO)、更新装置1は、前述のように移動距離ΔDを算出し(ステップS17)、移動距離ΔDを用いて1パルスあたりの移動距離dpを算出し(ステップS18)、距離係数αdを更新する(ステップS19)。そして、処理を終了する。
On the other hand, when flag = 0 is not satisfied (step S14: NO), the
[第2実施例]
次に、上記の更新装置の第2実施例について説明する。図10は、第2実施例に係る更新装置1xの構成を示すブロック図である。更新装置1xは、高精度地図データを記憶した地図データベース(DB)19を備える点で第1実施例の更新装置1と異なるが、それ以外の構成要素は第1実施例の更新装置1と同様であるので説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the above updating apparatus will be described. FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the
第2実施例の更新装置1xにおいては、地物間距離取得部16は、地図DB19内に記憶されている高精度地図データを利用して、2つの地物の地物間距離Lを取得する。
In the updating
図11は、第2実施例に係る距離係数更新処理のフローチャートである。図9に示す第1実施例の距離係数更新処理と比較すると、第2実施例に係る距離係数更新処理では、第1実施例のステップS13の代わりに、ステップS26で地図DBから地物間距離Lを取得する点が異なるが、それ以外の点は基本的に第1実施例に係る距離係数更新処理と同様である。具体的には、第2実施例の距離係数更新処理におけるステップS21〜22、S23〜25、S27〜29は、それぞれ第1実施例の距離係数更新処理におけるステップS11〜12、S14〜16、S17〜S19と同一である。 FIG. 11 is a flowchart of distance coefficient update processing according to the second embodiment. Compared with the distance coefficient update process of the first embodiment shown in FIG. 9, in the distance coefficient update process according to the second embodiment, the distance between features from the map DB at step S26 instead of step S13 of the first embodiment. Although the point of acquiring L is different, the other points are basically the same as the distance coefficient update processing according to the first embodiment. Specifically, steps S21-22, S23-25, and S27-29 in the distance coefficient update process of the second embodiment are steps S11-12, S14-16, and S17 in the distance coefficient update process of the first embodiment, respectively. To S19.
[地物計測周期]
上記の距離係数更新処理において求められる1パルスあたりの移動距離dpは、時刻T1から時刻T2までの時間間隔ΔTの間の1パルスあたりの移動距離の平均値である。そのため、時間間隔ΔTの間のパルス幅の変動が大きいと、算出される移動距離dpの精度が悪化する。従って、時間間隔ΔTの間のパルス数はできるだけ少ないことが望ましい。
[Feature measurement cycle]
Moving distance d p per pulse obtained at a distance coefficient update process described above, the average value of the moving distance per one pulse during the time interval ΔT from time T 1 to time T 2. Therefore, if the variation of the pulse width during the time interval ΔT is large, the accuracy of the calculated movement distance d p deteriorates. Therefore, it is desirable that the number of pulses during the time interval ΔT be as small as possible.
単位時間あたりのパルス数は車両の走行速度によって異なる。例えば、図12(A)に示すように、1秒間あたりのパルス数を考える。タイヤ1回転あたり2パルス出力される車種では、1秒間あたりのパルス数は、時速10kmでは3パルス、時速50kmでは17パルス、時速100kmでは35パルスであり、走行速度によって大きな差がある。 The number of pulses per unit time varies depending on the traveling speed of the vehicle. For example, as shown in FIG. 12A, the number of pulses per second is considered. The number of pulses per second is 3 pulses at 10 km / hr, 17 pulses at 50 km / hr and 35 pulses at 100 km / hr, and there is a large difference depending on the traveling speed.
そこで、外界センサの計測周期や車種を鑑みて、走行速度に応じて時間間隔ΔTを変化させれば、パルス幅の変動による移動距離dpの精度の悪化を抑制できる。図12(B)は走行速度とパルス幅との関係を示す。例えば、外界センサの計測周期が50ms(20Hz)で1回転あたり2パルス出力される車種の場合、走行速度が時速20km未満のときはΔT=300ms、時速20km以上時速30km未満のときはΔT=200ms、時速30km以上時速60km未満のときはΔT=100ms、時速60km以上のときはΔT=50msとすると、時間間隔ΔTの間に計測できるパルス数が1パルスもしくは2パルス程度となり、高精度に移動距離dpを計算することができる。 Therefore, if the time interval ΔT is changed according to the traveling speed in view of the measurement cycle of the external sensor and the type of vehicle, it is possible to suppress the deterioration of the accuracy of the movement distance d p due to the fluctuation of the pulse width. FIG. 12 (B) shows the relationship between the traveling speed and the pulse width. For example, in the case of a vehicle type in which the measurement cycle of the external sensor is 50 ms (20 Hz) and two pulses are output per rotation, ΔT = 300 ms when the traveling speed is less than 20 km / hr and ΔT = 200 ms when the traveling speed is 20 km / hr or more and less than 30 km / hr. Assuming that ΔT = 100 ms for 30 km or more and less than 60 km / h, and ΔT = 50 ms for 60 km or more, the number of pulses that can be measured during time interval ΔT becomes about 1 pulse or 2 pulses, and travel distance with high accuracy d p can be calculated.
[変形例]
(変形例1)
上記の距離係数更新処理では2つの地物を計測しているが、同時に3つ以上の地物を計測できた場合には、移動距離ΔDを複数通り計算し、それらを平均した値を距離係数の更新に使用することができる。
[Modification]
(Modification 1)
In the above distance factor update processing, two features are measured, but when three or more features can be measured simultaneously, the movement distance ΔD is calculated in a plurality of ways, and the value obtained by averaging them is the distance factor Can be used for updating.
例えば、地物を3個計測できた場合、図13に示すように、地物1と地物2、地物2と地物3、地物3と地物1の組み合わせを選ぶことができる。それぞれの組み合わせにおいて、前述の工程P1〜P3の方法で時刻T1から時刻T2の間の移動距離を計算する。地物1と地物2の組み合わせにより得られた移動距離をΔD12とし、地物2と地物3の組み合わせにより得られた移動距離をΔD23とし、地物3と地物1の組み合わせにより得られた移動距離をΔD31とすると、以下のようにこれらを平均した値を移動距離ΔDとして使用することができる。
For example, when three features can be measured, it is possible to select a combination of
これにより、移動距離ΔDの精度を統計的に向上させることができ、1パルスあたりの移動距離の精度も向上する。 As a result, the accuracy of the movement distance ΔD can be statistically improved, and the accuracy of the movement distance per pulse is also improved.
(変形例2)
上記の第1実施例では2つの地物の計測結果から地物間距離Lを算出しており、第2実施例では地図データを用いて地物間距離Lを取得しているが、両者を組み合わせて使用してもよい。例えば、高精度地図データが存在するエリアにおいては高精度地図データを使用して地物間距離Lを求め、高精度地図データが存在しないエリアでは地物の計測結果から地物間距離を求めてもよい。また、車両の状況に応じて、いずれか精度の高い方で得られた地物間距離Lを用いることとしてもよい。
(Modification 2)
In the first embodiment described above, the feature distance L is calculated from the measurement results of the two features, and in the second embodiment, the feature distance L is obtained using map data. It may be used in combination. For example, in the area where high precision map data exists, the distance L between features is obtained using high precision map data, and in the area where high precision map data does not exist, the distance between features is obtained from measurement results of features It is also good. Also, according to the condition of the vehicle, it is possible to use the feature distance L obtained by one of high accuracy.
(変形例3)
図9のステップS11及び図11のステップS21に示されるように、実施例の距離係数更新処理では、基本的に車両が直進走行しているときに距離係数の更新を行う。但し、現実には車両は直進走行しているように見えても、厳密には直進しておらず、微少なふらつきがある。よって、工程P4で求められる移動距離ΔDは、実際の移動距離ではなく近似値となる。このため、時間間隔ΔTが大きすぎると、実際の移動距離と工程P4で計算される移動距離との差が大きくなってしまう。この観点から、時刻T1から時刻T2までの時間間隔ΔTをできる限り小さくすることが望ましい。
(Modification 3)
As shown in step S11 of FIG. 9 and step S21 of FIG. 11, in the distance coefficient update process of the embodiment, the distance coefficient is basically updated while the vehicle is traveling straight. However, in reality, although the vehicle appears to travel straight, it does not travel straight and there is a slight fluctuation. Therefore, the movement distance ΔD obtained in the process P4 is not an actual movement distance but an approximate value. Therefore, if the time interval ΔT is too large, the difference between the actual movement distance and the movement distance calculated in the process P4 becomes large. From this viewpoint, it is desirable to minimize the time interval ΔT from time T 1 to time T 2.
(変形例4)
外界センサを車両の低い位置に取り付けると、周囲の車両によりオクルージョンが増え、距離係数の更新に好適な地物を検出できる頻度が減ってしまうと考えられる。よって、外界センサを、周囲の車両の高さよりも上方を計測できるように設置することが好ましい。これにより、地物の検出頻度が増加し、距離係数の更新回数が増加するため、距離係数の精度を向上させることができる。
(Modification 4)
If the external sensor is mounted at a low position of the vehicle, it is considered that the surrounding vehicles increase the occlusion, and the frequency of detecting a suitable feature for updating the distance coefficient decreases. Therefore, it is preferable to install the external sensor so that it can measure above the height of the surrounding vehicles. As a result, the detection frequency of the feature increases, and the number of updates of the distance coefficient increases, so that the accuracy of the distance coefficient can be improved.
10 ジャイロセンサ
11 車速センサ
12 外界センサ
13 進行方向取得部
14 車速パルス計測部
15 地物計測部
16 地物間距離計算部
17 距離係数構成部
18 移動距離計算部
19 地図データベース
Claims (1)
前記第1取得部によって距離が取得された2つの地物について、当該2つの地物間の距離を取得する第2取得部と、
前記第1取得部及び前記第2取得部の取得結果に基づき、第1時刻から第2時刻までの移動体の移動距離を算出する算出部と、
を備えることを特徴とする距離推定装置。 A first acquisition unit that acquires a distance to the feature by receiving reflected light from the feature of the emitted light;
A second acquisition unit that acquires a distance between the two features for which the distance has been acquired by the first acquisition unit;
A calculation unit that calculates the moving distance of the moving object from the first time to the second time based on the acquisition results of the first acquisition unit and the second acquisition unit;
A distance estimation apparatus comprising:
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