JP2019171918A - Vehicle position detector, vehicle control device, vehicle position detection method, and vehicle control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両位置検出装置及び車両位置検出方法、並びに、それを用いた車両制御装置及び車両制御方法に関する。 The present invention relates to a vehicle position detection device and a vehicle position detection method, and a vehicle control device and a vehicle control method using the same.
昨今、車両が車線から逸脱することを抑制するレーンキープアシストなどの車両制御装置が提案されている。このレーンキープアシストは、道路の白線と、車両の速度と、車両のヨーレートに基づく三角関数とを用いて、直線路の前後方向(X軸方向)の位置、及び、それに直角な方向(Y軸方向)の位置を演算し、その演算結果に基づいて車両の操舵をアシストする。 Recently, a vehicle control device such as a lane keep assist that suppresses the vehicle from deviating from the lane has been proposed. This lane keep assist uses a white line on the road, a vehicle speed, and a trigonometric function based on the yaw rate of the vehicle, and a position in the front-rear direction (X-axis direction) of the straight road and a direction (Y-axis) (Direction) is calculated, and steering of the vehicle is assisted based on the calculation result.
レーンキープアシスト量を演算するための車両のX軸方向及びY軸方向の位置(X,Y)は、下式(1)及び(2)によって演算できることが非特許文献1に開示されている。
Non-Patent
なお、Vは車速(車両の速度)であり、直線路の方向をX軸、それと直角な方向をY軸、X軸と車両の前後方向のなす角Θは車両のX軸方向を基準とするZ軸周りのヨー角、βはタイヤの滑り角であり、X0,Y0,Θ0はそれぞれt=0でのX,Y,Θの値であり、tは任意の時間である。ヨー角Θは、ヨーレートγを用いて下式(3)によって演算される。 V is the vehicle speed (vehicle speed), the direction of the straight road is the X axis, the direction perpendicular thereto is the Y axis, and the angle Θ between the X axis and the longitudinal direction of the vehicle is based on the X axis direction of the vehicle. The yaw angle around the Z axis, β is the tire slip angle, X 0 , Y 0 , and Θ 0 are the values of X, Y, and Θ at t = 0, respectively, and t is an arbitrary time. The yaw angle Θ is calculated by the following equation (3) using the yaw rate γ.
X0,Y0を示す車両位置信号は、車両に搭載されているカメラを用いて周期的に更新される。しかしながら、カメラから求められる車両位置信号は外部のさまざまな環境により、必ずしも信頼できる信号とはならない。このため、複数個のX及びY信号から上式(1)〜(3)を用いて求められた精度の高い位置情報に基づいて、車両の逸脱防止制御が実施される。 The vehicle position signal indicating X 0 and Y 0 is periodically updated using a camera mounted on the vehicle. However, the vehicle position signal required from the camera is not necessarily a reliable signal due to various external environments. For this reason, vehicle deviation prevention control is performed based on highly accurate position information obtained from a plurality of X and Y signals using the above equations (1) to (3).
ところで、浮動小数点演算や三角関数演算がない場合に三角関数を演算する方法として、CORDIC(COordinate Rotational Digital Computer)という演算手法が1959年にVolder氏によって提案されている。このCORDICアルゴリズムは、−90°〜90°まで角度と下式(4)の値との比較を、i=1,2,3,…の順に行いながら、当該角度に対する三角関数の値を演算するアルゴリズムである。なお、i=1,2,3の場合の下式(4)の値は、45°、26.6°、14.0°である。 By the way, Mr. Volder proposed a calculation method called CORDIC (COordinate Rotational Digital Computer) in 1959 as a method for calculating a trigonometric function when there is no floating point calculation or trigonometric function calculation. This CORDIC algorithm calculates the value of the trigonometric function for the angle while comparing the angle and the value of the following equation (4) in the order of i = 1, 2, 3,... From −90 ° to 90 °. Algorithm. Note that the values of the following expression (4) when i = 1, 2, 3 are 45 °, 26.6 °, and 14.0 °.
例えば特許文献1,2には、以上のような−90°〜90°の三角関数の値を求めるCORDICアルゴリズムを用いて、図1に示す0°〜360°の範囲の角度の三角関数の値を演算する技術が開示されている。
For example,
しかしながら、車両制御装置の演算処理回路において、三角関数の値を求める負荷が比較的高いという問題があった。 However, the arithmetic processing circuit of the vehicle control device has a problem that the load for obtaining the value of the trigonometric function is relatively high.
そこで、本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、三角関数の値を求める負荷を低減可能な技術を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of reducing a load for obtaining a trigonometric function value.
本発明に係る車両位置検出装置は、車両の速度及びヨーレートを取得する取得部と、前記ヨーレートに基づくヨー角変化量であって予め定められた範囲内のヨー角変化量にCORDICアルゴリズムの演算を行った場合に途中で求められる値として予め規定された規定値と、前記速度及び前記ヨー角変化量とに基づいて、前記車両の前後方向の位置及び前記車両の左右方向の位置を求める推定部とを備える。 A vehicle position detection apparatus according to the present invention includes a acquiring unit that acquires a vehicle speed and a yaw rate, and calculates a CORDIC algorithm for a yaw angle change amount based on the yaw rate and within a predetermined range. An estimation unit that obtains a position in the front-rear direction of the vehicle and a position in the left-right direction of the vehicle on the basis of a prescribed value that is prescribed in advance as a value that is obtained in the middle when the operation is performed, and the speed and the yaw angle change amount With.
本発明によれば、予め定められた範囲内のヨー角変化量にCORDICアルゴリズムの演算を行った場合に途中で求められる値として予め規定された規定値を用いて、車両の前後方向の位置及び前記車両の左右方向の位置を求める。このような構成によれば、三角関数の値を求める負荷を低減することができる。 According to the present invention, the position in the front-rear direction of the vehicle is determined using a prescribed value that is prescribed in advance as a value that is obtained in the middle when the calculation of the CORDIC algorithm is performed on a yaw angle change amount within a predetermined range. The position in the left-right direction of the vehicle is obtained. According to such a configuration, it is possible to reduce the load for obtaining the value of the trigonometric function.
<実施の形態1>
図2は、本実施の形態1に係る車両制御装置である車両逸脱防止制御装置の構成を示す図である。図2の車両逸脱防止制御装置は、車両位置検出装置1と、位置取得部2と、車速取得部3と、ヨーレート取得部4と、車両制御部5とを備える。車両位置検出装置1は、取得部1aと、角度演算部1bと、角度比較部1cと、角度制限部1dと、車両位置演算部1eとを備える。なお、角度演算部1b、角度比較部1c、角度制限部1d、及び、車両位置演算部1eは、推定部1fの概念に含まれる。
<
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a vehicle departure prevention control device that is the vehicle control device according to the first embodiment. The vehicle departure prevention control device of FIG. 2 includes a vehicle
次に、車両逸脱防止制御装置の概要について説明する。 Next, an outline of the vehicle departure prevention control apparatus will be described.
位置取得部2は、例えば車両のフロントガラスに配設されたカメラなどから検出された白線に基づいて車両の位置を取得する。車速取得部3は、例えば車両の車輪速センサなどから検出された車速信号に基づいて、車両の速度、つまり車速を取得する。ヨーレート取得部4は、例えば車両のヨーレートセンサから検出されたヨーレートを取得する。
The
車両位置検出装置1は、位置取得部2で取得された位置と、車速取得部3で取得された車速と、ヨーレート取得部4で取得されたヨーレートとに基づいて、車両の位置を検出(演算)する。なお、ここでいう車両の位置は、車両の前後方向(X軸方向)の位置、及び、車両の左右方向(Y軸方向)の位置を含む。
The vehicle
車両制御部5は、車両位置検出装置1で検出された車両の位置に基づいて、車両が車線から逸脱しないように、車両の移動を当該車線に沿って制御する。なお、この制御は、複数の位置に基づいて行われてもよい。
Based on the position of the vehicle detected by the vehicle
次に、車両位置検出装置1の構成について詳細に説明する。
Next, the configuration of the vehicle
取得部1aは、位置取得部2で取得された位置と、車速取得部3で取得された車速と、ヨーレート取得部4で取得されたヨーレートとを取得する。
The
角度演算部1bは、取得部1aで取得されたヨーレートに基づいてヨー角変化量を求める。本実施の形態1では、角度演算部1bは、ヨー角変化量=ヨーレート×演算周期の演算を行うことによって、ヨー角変化量を求める。
The
角度比較部1cは、角度演算部1bで求められたヨー角変化量が、予め定められた範囲内であるか否かを判定する。
The angle comparison unit 1c determines whether or not the yaw angle change amount obtained by the
ここで、予め定められた範囲の一例について説明する。自動運転に係わる国際基準として例えばR79がある。このR79のうち、ハンドルを握った状態での車線に沿った走行の維持、つまりハンズオン車線維持に対する規格であるCategory B1では、車速が100km/hであり、かつ最大横加速度が0.8m/s2である時に、車両が車線を逸脱しないことが要求されている。 Here, an example of a predetermined range will be described. For example, R79 is an international standard related to automatic driving. Among these R79, in Category B1, which is a standard for maintaining traveling along the lane while holding the steering wheel, that is, hands-on lane maintenance, the vehicle speed is 100 km / h and the maximum lateral acceleration is 0.8 m / s. When 2 , the vehicle is required not to depart from the lane.
自動車専用道路を走行している車両が車線を逸脱しない場合の横加速度の条件は、車速Vと旋回半径Rとを用いた下式(5)で表される。なお、式(5)は、例えば参考文献(酒井秀樹、“自動車運動力学 気持ちよいハンドリングのしくみと設計”)に記載されている。 The condition of the lateral acceleration when the vehicle traveling on the automobile exclusive road does not deviate from the lane is expressed by the following expression (5) using the vehicle speed V and the turning radius R. Equation (5) is described in, for example, a reference (Hideki Sakai, “Mechanism and design of comfortable handling of automobile kinematics”).
車速に100km/hを、横加速度に0.8m/s2を式(5)に代入すると、(100/3600×1000)2/R=0.8となり、車両がおよそR=1000mのカーブを車線から逸脱せずに曲がれることが、上記規格を満足する要件となる。このときのステアリングギア比を1とすると、舵角は下式(6)で表される。なお、式(6)は、上記参考文献に記載されている。 Substituting 100 km / h for vehicle speed and 0.8 m / s 2 for lateral acceleration into equation (5) gives (100/3600 × 1000) 2 /R=0.8, and the vehicle has a curve of approximately R = 1000 m. It is a requirement to be able to bend without departing from the lane to satisfy the above standards. When the steering gear ratio at this time is 1, the steering angle is expressed by the following equation (6). In addition, Formula (6) is described in the said reference.
なお、δは舵角であり、Aは車両のスタビリティファクタであり、lは車両のホイールベースである。A,lは車両に依存した係数である。ここで、上で求めたR=1000mと、A=0.002及びl=2.5mとを式(6)に代入すると、舵角δは下式(7)の値となる。 Here, δ is a steering angle, A is a vehicle stability factor, and 1 is a vehicle wheelbase. A and l are coefficients depending on the vehicle. Here, when R = 1000 m obtained above, A = 0.002, and l = 2.5 m are substituted into the equation (6), the steering angle δ becomes the value of the following equation (7).
一般的には、ステアリングギア比は車両ごとに異なり、ステアリングギア比は1ではなく、舵角はステアリングギア比に比例する。例えば、ステアリングギア比が20である場合の舵角は、上式(7)で求めた舵角を20倍した7.3°となる。 In general, the steering gear ratio is different for each vehicle, the steering gear ratio is not 1, and the steering angle is proportional to the steering gear ratio. For example, the steering angle when the steering gear ratio is 20 is 7.3 °, which is 20 times the steering angle obtained by the above equation (7).
次に舵角δに対するヨーレートγは、下式(8)のように表される。なお、式(8)は、上記参考文献に記載されている。 Next, the yaw rate γ with respect to the steering angle δ is expressed by the following equation (8). In addition, Formula (8) is described in the said reference.
これまでに演算した舵角δなどの値を式(8)に代入すると、上記規格を満たす最大のヨーレートは下式(9)の値となる。 When values such as the steering angle δ calculated so far are substituted into equation (8), the maximum yaw rate satisfying the above standard becomes the value of the following equation (9).
ここで、角度演算部1bは、上述したヨーレート×演算周期の演算を一定の演算周期で行うことにより、ヨー角変化量を演算する。例えば演算周期が50msである場合において、上記規格を満たす最大のヨーレートに対応するヨー角の変化の最大値は、下式(10)の値となる。
Here, the
以上のことから、ヨー角変化量が、50msの期間で1.6°(1.6deg)以下の値である場合には、上記規格が満たされることになる。このため、車両の各センサに故障等がなく、快適な車両の運転または通常の車両の運転が行われる場合には、角度演算部1bでのヨー角変化量の演算結果は、1.6°以下の値となる。
From the above, when the yaw angle change amount is a value of 1.6 ° (1.6 deg) or less in a period of 50 ms, the above standard is satisfied. For this reason, when there is no failure etc. in each sensor of the vehicle and a comfortable vehicle driving or a normal vehicle driving is performed, the calculation result of the yaw angle change amount in the
角度比較部1cは、角度演算部1bで求められたヨー角変化量が、予め定められた範囲内であるか否かを判定する。本実施の形態1では、予め定められた範囲は、1.6°以下の範囲であるものとするが、これに限ったものではない。
The angle comparison unit 1c determines whether or not the yaw angle change amount obtained by the
角度制限部1dは、角度演算部1bで求めたヨー角変化量が、予め定められた範囲内であると角度比較部1cで判定された場合に、三角関数の値を求める。本実施の形態1では、角度制限部1dは、予め定められた範囲内のヨー角変化量にCORDICアルゴリズムの演算を行った場合に途中で求められる値として予め規定された規定値と、ヨー角変化量とに基づいて、三角関数の値を求める。具体的には、角度制限部1dは、和が上式(1)及び(2)の三角関数の積分値に相当する三角関数の値を求める。つまり、角度制限部1dは、車速を前後方向の成分及び左右方向の成分に分解するための三角関数の値を求める。この角度制限部1dによる三角算数の値の演算については後で詳細に説明する。
The
車両位置演算部1eは、角度制限部1dで求めた三角関数の値と、取得部1aで取得された車速とに基づいて車両の前後方向の位置及び車両の左右方向の位置を求める。本実施の形態1では、車両位置演算部1eは、取得部1aで取得された位置(X0,Y0)及び車速Vと、角度制限部1dで求めた三角関数の値とに基づいて、実質的に上式(1)及び(2)の演算をおこなうことにより車両の位置(X,Y)を求める。
The vehicle
<角度制限部による三角関数の値の演算>
上述したように本実施の形態1では、角度演算部1bで求めたヨー角変化量が予め定められた範囲内である場合に、角度制限部1dは、上式(1)及び(2)の三角関数の積分値を演算するための三角関数の値を求める。この三角関数は、ヨー角変化量ΔΘを用いて表されるcos(β+Θ+ΔΘ)及びsin(β+Θ+ΔΘ)であり、三角関数の加法定理により下式(11)及び(12)のように表される。
<Calculation of trigonometric function value by angle limiter>
As described above, in the first embodiment, when the yaw angle change amount obtained by the
このうち、cos(β+Θ)及びsin(β+Θ)の値は既知の値であり、cos(ΔΘ)及びsin(ΔΘ)の値が求めることができれば、上式(11)及び(12)の値も求めることができる。cos(ΔΘ)及びsin(ΔΘ)の値の演算には、安価な装置で浮動小数点演算や三角関数演算がない場合に三角関数を演算可能なCORDICアルゴリズムを用いることができる。CORDICアルゴリズムによれば、初期値を下式(13)のように設定したとき、下式(14)〜(17)の演算を繰り返すことによって、下式(18)のcosθ及びsinθで表されるcos(ΔΘ)及びsin(ΔΘ)に十分に値が近づけられたxi及びyiを求めることができる。 Among these, the values of cos (β + Θ) and sin (β + Θ) are known values. If the values of cos (ΔΘ) and sin (ΔΘ) can be obtained, the values of the above equations (11) and (12) are also obtained. Can be sought. For the calculation of the values of cos (ΔΘ) and sin (ΔΘ), a CORDIC algorithm capable of calculating a trigonometric function when there is no floating point calculation or trigonometric function calculation with an inexpensive device can be used. According to the CORDIC algorithm, when the initial value is set as in the following expression (13), it is expressed by cos θ and sin θ in the following expression (18) by repeating the operations of the following expressions (14) to (17). x i and y i whose values are sufficiently close to cos (ΔΘ) and sin (ΔΘ) can be obtained.
なお、(1/2i−1)yi−1の値は、yi−1の値を「i−1」桁のビットだけ右シフトすることによって求められる。ここで、式(14)におけるtan−1(1/2i−1)の演算結果からなる定数表が、車両位置検出装置1に実装(記憶)されている。
Note that the value of (1/2 i−1 ) y i−1 is obtained by right shifting the value of y i−1 by “i−1” digit bits. Here, a constant table including the calculation result of tan −1 (1/2 i−1 ) in Expression (14) is mounted (stored) in the vehicle
図3は、当該定数表の一例を示す図である。この定数表では、16bitの演算長があり、14bit目を固定小数点とした例が示されている。例えば、tan−1(1/21−1)=0.785[rad]=45[deg]の値(i=1のtbl)は、12868(=0.785×214)となる。tan−1(1/22−1)=0.463[rad]=26.5[deg]の値(i=2のtbl)は、7596(=0.463×214)となる。tan−1(1/23−1)=0.245[rad]=14.0[deg]の値(i=3のtbl)は、4014(=0.245×214)となる。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the constant table. This constant table shows an example in which the calculation length is 16 bits and the 14 bits are fixed points. For example, the value of tan −1 (1/2 1-1 ) = 0.785 [rad] = 45 [deg] (tbl of i = 1) is 12868 (= 0.785 × 2 14 ). The value of tan −1 (1/2 2-1 ) = 0.463 [rad] = 26.5 [deg] (tbl of i = 2) is 7596 (= 0.463 × 2 14 ). The value of tan −1 (1/2 3-1 ) = 0.245 [rad] = 14.0 [deg] (tbl of i = 3) is 4014 (= 0.245 × 2 14 ).
図4は、本実施の形態1に係る車両位置検出装置の動作を示すフローチャートである。なお、この動作では、上述したCORDICアルゴリズムによる演算処理が実質的に行われる。 FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the vehicle position detection apparatus according to the first embodiment. In this operation, the arithmetic processing by the above-described CORDIC algorithm is substantially performed.
ステップS1にて、角度制限部1dは、角度演算部1bが求めたヨー角変化量ΔΘ(=ヨーレート×演算周期)を取得する。以下、ヨー角変化量ΔΘが−1°(−1[deg])である例を適宜示しながら説明する。CORDICアルゴリズムの単位はラジアンであるため、角度制限部1dは、−1[deg]を−0.0174[rad]に変換する。16bitの演算長があり、14bit目を固定小数点とした場合、角度制限部1dは、−0.0174[rad]を−286(=−0.0174×214)に変換する。
In step S1, the
ステップS2にて、角度制限部1dは、角度比較部1cの判定に用いられた予め定められた範囲に基づいて、下式(19)のnの値を決定する。
In step S2, the
本実施の形態1では、角度制限部1dは、角度比較部1cの判定に用いられた予め定められた範囲を規定する値よりも、下式(19)の値が大きくなる最大のnの値を決定する。例えば、予め定められた範囲が式(10)で求めた1.6°以下の範囲である場合、角度制限部1dは、次式(20)及び(21)に示される結果から、1.6°よりも式(19)の値が小さくなる最大の値「7」を、nの値として決定する。
In the first embodiment, the
なお、以下で説明するステップS4〜S14のxn,yn,xtmp,ytmpは、上式(14)〜(17)のxi,yi,(1/2i−1)xi−1,(1/2i−1)yi−1に相当し、ステップS4〜S14のループ処理では、上式(14)〜(17)の演算が実質的に繰り返される。この際、xtmp,ytmpは一時的な計算値として用いられ、ステップS15の処理が行われる際には、xnはcos(ΔΘ)の近似値となり、ynはsin(ΔΘ)の近似値となる。 Note that x n , y n , xtmp, and ytmp in steps S4 to S14 described below are x i , y i , (1/2 i−1 ) x i−1 in the above equations (14) to (17). , (1/2 i−1 ) y i−1 , and in the loop processing of steps S4 to S14, the operations of the above equations (14) to (17) are substantially repeated. At this time, XTMP, Ytmp is used as a temporary calculated value, when the processing in step S15 is performed, x n becomes an approximation of cos (ΔΘ), y n is the approximation of sin (.DELTA..theta) Become.
ここで本来であれば、n=1,2,3,…の順にxn,yn,xtmp,ytmpが求められる。しかしながら、n=6の上式(19)の値である1.791[deg]以下の任意のヨーレート変化量の三角関数の値を求める場合、n=7におけるxn,yn,xtmp,ytmpは、一定値となる。つまり、予め定められた範囲内のヨー角変化量にCORDICアルゴリズムの演算を行った場合、途中で求められる値は一定値となる。そこで、本実施の形態1では、n=7を含むいくつかのnについて、xn,yn,xtmp,ytmpが、図3のtblと同様に、14bit目を固定小数点とした形式で車両位置検出装置1に実装(記憶)されている。
Originally, x n , y n , xtmp, ytmp are obtained in the order of n = 1, 2, 3,. However, when obtaining the value of the trigonometric function of an arbitrary yaw rate change amount equal to or less than 1.791 [deg] which is the value of the above equation (19) of n = 6, x n , y n , xtmp, ytmp at n = 7 Is a constant value. That is, when the calculation of the CORDIC algorithm is performed on the yaw angle change amount within a predetermined range, the value obtained in the middle is a constant value. Therefore, in the first embodiment, for some n including n = 7, x n , y n , xtmp, and ytmp are the vehicle positions in a format in which the 14th bit is a fixed point, similarly to tbl in FIG. It is mounted (stored) in the
ステップS3にて、角度制限部1dは、ステップS2で決定されたnに対応するxn,yn,xtmp,ytmpを初期値として読み出す。
In step S3, the
ステップS4にて、角度制限部1dは、ヨー角変化量ΔΘが0よりも小さいか否かを判定する。ヨー角変化量ΔΘが0よりも小さいと判定された場合には処理がステップS5に進み、ヨー角変化量ΔΘが0以上であると判定された場合には処理がステップS8に進む。ヨー角変化量ΔΘが、ステップS1で−286であった例では処理がステップS5に進む。
In step S4, the
ステップS4からステップS5に処理が進んだ場合、角度制限部1dは、図3の定数表から、nの値と同じiに対応するtblをtbl(n)として読み出す。そして、角度制限部1dは、ヨー角変化量ΔΘにtbl(n)を加える。ヨー角変化量ΔΘが、ステップS1で−286であった例では、ΔΘ=ΔΘ+tbl(7)=−286+256=−30となる。
When the process proceeds from step S4 to step S5, the
ステップS6にて、角度制限部1dは、xnにytmpを加える。ヨー角変化量ΔΘが、ステップS5で−30となった例では、ステップS3に記載された初期値を用いて、xn=xn+ytmp=16383+0=16383となる。
In step S6, the
ステップS7にて、角度制限部1dは、ynからxtmpを引く。ヨー角変化量ΔΘが、ステップS5で−30となった例では、ステップS3に記載された初期値を用いて、yn=yn−xtmp=−13−128=141となる。その後、処理がステップS11に進む。
At step S7, the
ステップS4からステップS8に処理が進んだ場合、角度制限部1dは、図3の定数表から、nの値と同じiに対応するtblをtbl(n)として読み出す。そして、角度制限部1dは、ヨー角変化量ΔΘからtbl(n)を引く。ステップS9にて、角度制限部1dは、xnからytmpを引く。ステップS10にて、角度制限部1dは、ynにxtmpを加える。その後、処理がステップS11に進む。
When the process proceeds from step S4 to step S8, the
ステップS11にて、角度制限部1dは、xnをn−1ビットシフトして得られる値によってxtmpを更新する。ヨー角変化量ΔΘが、ステップS5で−30となった例では、角度制限部1dは、ステップS11時点のxnの値である16383を6ビットだけ右側にシフトさせることによって256を取得し、当該256によってxtmpを更新する。
In step S11, the
ステップS12にて、角度制限部1dは、ynをn−1ビットシフトして得られる値によってytmpを更新する。ヨー角変化量ΔΘが、ステップS5で−30となった例では、角度制限部1dは、ステップS12時点のynの値である−141を6ビットだけ右側にシフトさせることによって−2を取得し、当該−2によってytmpを更新する。
In step S12, the
ステップS13にて、角度制限部1dは、nを1つインクリメントする。ヨー角変化量ΔΘが、ステップS5で−30となった例では、n=7+1=8となる。
In step S13, the
ステップS14にて、角度制限部1dは、nの値が11より小さいか否かを判定する。なお、n=11である場合の上式(19)の値は、tan−1(1/211−1)、つまり0.000976[rad]=0.056[deg]の近似となる。本値は例えばヨーレートセンサの分解能×演算周期以下の角度となるように設定する。nの値が11より小さいと判定された場合には処理がステップS4に戻り、nの値が11以上であると判定された場合には処理がステップS15に進む。処理がステップS15に進む際、xnはcos(ΔΘ)に十分近い近似値となり、ynはsin(ΔΘ)に十分近い近似値となる。
In step S14, the
ステップS15にて、車両位置演算部1eは、角度制限部1dで求めたcos(ΔΘ)及びsin(ΔΘ)と、既知のcos(β+Θ)及びsin(β+Θ)とから、cos(β+Θ+ΔΘ)を求める。そして、車両位置演算部1eは、求めたcos(β+Θ+ΔΘ)から上式(1)の三角関数の積分値を求め、当該積分値と、取得部1aで取得された位置(X0)及び車速Vとから車両のX軸方向の位置(X)を求める。
In step S15, the vehicle
ステップS16にて、車両位置演算部1eは、角度制限部1dで求めたcos(ΔΘ)及びsin(ΔΘ)と、既知のcos(β+Θ)及びsin(β+Θ)とから、sin(β+Θ+ΔΘ)を求める。そして、車両位置演算部1eは、求めたsin(β+Θ+ΔΘ)から上式(2)の三角関数の積分値を求め、当該積分値と、取得部1aで取得された位置(Y0)及び車速Vとから車両のY軸方向の位置(Y)を求める。
In step S16, the vehicle
<実施の形態1のまとめ>
一般的な車両位置検出装置では、車両の位置を上式(1)及び(2)を用いて計算するが、カメラ等による位置情報が複数あるため、計算量が比較的大きい。これに対して、推定部1fは、予め定められた範囲内のヨー角変化量ΔΘにCORDICアルゴリズムの演算を行った場合に途中で求められる値として予め規定された規定値(xn,yn,xtmp,ytmp,tbl)と、速度及びヨー角変化量とに基づいて、車両の前後方向の位置及び車両の左右方向の位置を求める。このような推定部1fを備える本実施の形態1に係る車両位置検出装置1によれば、n=1,2,3,…の順にループ処理を行うよりも、ループ処理の回数を低減することができるので、三角関数の値を求める負荷を低減することができる。
<Summary of
In a general vehicle position detection apparatus, the position of the vehicle is calculated using the above formulas (1) and (2). On the other hand, the
また、特許文献1,2に記載された技術では、0°〜360°の範囲を区分した区分領域のいずれに角度が属するかを判定する領域判定を行ってから、当該角度の三角関数の値を演算する。しかしながら、CORDICアルゴリズムはそもそも−90°〜90°の範囲で適用されるアルゴリズムであり、しかも本実施の形態1では、ヨー角変化量の範囲は制限されるので、そのような領域判定が不要となり、かつ、特許文献1,2に記載された技術で行われる演算の一部が不要となる。この点からも、本実施の形態1に係る車両位置検出装置1によれば、三角関数の値を求める負荷を低減することができる。以上の結果、浮動小数点演算や三角関数演算を内蔵していないような安価なマイクロコンピュータを用いて、三角関数の値を適切に求めることができる。
Further, in the techniques described in
なお、以上の説明では、車両位置検出装置1が、CORDICアルゴリズムを用いた例について説明した。しかしこれに限ったものではなく、車両位置検出装置1が、角度が制限された三角関数のテーブルを予め記憶し、当該テーブルを用いて計算した場合には、三角関数テーブルの数を削減することができる。この結果として、記憶容量の小さい安価なマイクロコンピュータでも三角関数の値を求めることができる。
In the above description, an example in which the vehicle
<その他の変形例>
上述した図2の取得部1aと、推定部1fとを、以下「取得部1a等」と記す。取得部1a等は、図5に示す処理回路81により実現される。すなわち、処理回路81は、車両の速度及びヨーレートを取得する取得部1aと、予め定められた範囲内のヨー角変化量にCORDICアルゴリズムの演算を行った場合に途中で求められる値として予め規定された規定値と、速度及びヨー角変化量とに基づいて、車両の前後方向の位置及び車両の左右方向の位置を求める推定部1fと、を備える。処理回路81には、専用のハードウェアが適用されてもよいし、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサが適用されてもよい。プロセッサには、例えば、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、DSP(Digital Signal Processor)などが該当する。
<Other variations>
The
処理回路81が専用のハードウェアである場合、処理回路81は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、またはこれらを組み合わせたものが該当する。取得部1a等の各部の機能それぞれは、処理回路を分散させた回路で実現されてもよいし、各部の機能をまとめて一つの処理回路で実現されてもよい。
When the
処理回路81がプロセッサである場合、取得部1a等の機能は、ソフトウェア等との組み合わせにより実現される。なお、ソフトウェア等には、例えば、ソフトウェア、ファームウェア、または、ソフトウェア及びファームウェアが該当する。ソフトウェア等はプログラムとして記述され、メモリに格納される。図6に示すように、処理回路81に適用されるプロセッサ82は、メモリ83に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。すなわち、車両位置検出装置1は、処理回路81により実行されるときに、車両の速度及びヨーレートを取得するステップと、予め定められた範囲内のヨー角変化量にCORDICアルゴリズムの演算を行った場合に途中で求められる値として予め規定された規定値と、速度及びヨー角変化量とに基づいて、車両の前後方向の位置及び車両の左右方向の位置を求めるステップと、が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ83を備える。換言すれば、このプログラムは、取得部1a等の手順や方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、メモリ83は、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、HDD(Hard Disk Drive)、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVD(Digital Versatile Disc)、そのドライブ装置等、または、今後使用されるあらゆる記憶媒体であってもよい。
When the
以上、取得部1a等の各機能が、ハードウェア及びソフトウェア等のいずれか一方で実現される構成について説明した。しかしこれに限ったものではなく、取得部1a等の一部を専用のハードウェアで実現し、別の一部をソフトウェア等で実現する構成であってもよい。例えば、取得部1aについては専用のハードウェアとしての処理回路81及びレシーバなどでその機能を実現し、それ以外についてはプロセッサ82としての処理回路81がメモリ83に格納されたプログラムを読み出して実行することによってその機能を実現することが可能である。
The configuration in which each function of the
以上のように、処理回路81は、ハードウェア、ソフトウェア等、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
As described above, the
また、以上で説明した車両位置検出装置1は、PND(Portable Navigation Device)などのナビゲーション装置と、携帯電話、スマートフォン及びタブレットなどの携帯端末を含む通信端末と、ナビゲーション装置及び通信端末の少なくともいずれか1つにインストールされるアプリケーションの機能と、サーバとを適宜に組み合わせてシステムとして構築される車両位置検出システムにも適用することができる。この場合、以上で説明した車両位置検出装置1の各機能あるいは各構成要素は、前記システムを構築する各機器に分散して配置されてもよいし、いずれかの機器に集中して配置されてもよい。
The vehicle
図7は、本変形例に係るサーバ91の構成を示すブロック図である。図7のサーバ91は、通信部91aと制御部91bとを備えており、車両92のナビゲーション装置などの車両装置93と無線通信を行うことが可能となっている。
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the
取得部である通信部91aは、車両装置93と無線通信を行うことにより、車両装置93で取得された車両92の速度及びヨーレートを受信する。
The
制御部91bは、サーバ91の図示しないプロセッサなどが、サーバ91の図示しないメモリに記憶されたプログラムを実行することにより、上述した推定部1fと同様の機能を有している。つまり、制御部91bは、予め定められた範囲内のヨー角変化量にCORDICアルゴリズムの演算を行った場合に途中で求められる値として予め規定された規定値と、速度及びヨー角変化量とに基づいて、車両92の前後方向の位置及び車両92の左右方向の位置を求める。そして、通信部91aは、制御部91bで求めた位置を車両装置93に送信する。このように構成されたサーバ91によれば、実施の形態1で説明した車両位置検出装置1と同様の効果を得ることができる。
The
図8は、本変形例に係る通信端末96の構成を示すブロック図である。図8の通信端末96は、通信部91aと同様の通信部96aと、制御部91bと同様の制御部96bとを備えており、車両97の車両装置98と無線通信を行うことが可能となっている。なお、通信端末96には、例えば車両97の運転者が携帯する携帯電話、スマートフォン、及びタブレットなどの携帯端末が適用される。このように構成された通信端末96によれば、実施の形態1で説明した車両位置検出装置1と同様の効果を得ることができる。
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 In the present invention, the embodiments can be appropriately modified and omitted within the scope of the invention.
1 車両位置検出装置、1a 取得部、1b 角度演算部、1c 角度比較部、1d 角度制限部、1e 車両位置演算部、1f 推定部。
DESCRIPTION OF
本発明に係る車両位置検出装置は、車両の速度及びヨーレートを取得する取得部と、前記ヨーレートに基づくヨー角変化量であって予め定められた範囲内のヨー角変化量にCORDICアルゴリズムの演算を行った場合に途中のループ処理で求められる値として予め規定された規定値と、前記速度及び前記ヨー角変化量とに基づいて、前記途中のループ処理からCORDICアルゴリズムの演算を行うことによって、前記車両の前後方向の位置及び前記車両の左右方向の位置を求める推定部とを備える。
A vehicle position detection apparatus according to the present invention includes a acquiring unit that acquires a vehicle speed and a yaw rate, and calculates a CORDIC algorithm for a yaw angle change amount based on the yaw rate and within a predetermined range. By performing the calculation of the CORDIC algorithm from the intermediate loop process based on the specified value that is specified in advance as a value obtained in the intermediate loop process and the speed and the yaw angle change amount , An estimation unit that obtains a position in the front-rear direction of the vehicle and a position in the left-right direction of the vehicle.
Claims (6)
前記ヨーレートに基づくヨー角変化量であって予め定められた範囲内のヨー角変化量にCORDICアルゴリズムの演算を行った場合に途中で求められる値として予め規定された規定値と、前記速度及び前記ヨー角変化量とに基づいて、前記車両の前後方向の位置及び前記車両の左右方向の位置を求める推定部と
を備える、車両位置検出装置。 An acquisition unit for acquiring the speed and yaw rate of the vehicle;
A prescribed value defined in advance as a value obtained in the middle of the calculation of the CORDIC algorithm for a yaw angle change amount based on the yaw rate and within a predetermined range, the speed and the speed A vehicle position detection device comprising: an estimation unit that obtains a position in the front-rear direction of the vehicle and a position in the left-right direction of the vehicle based on a yaw angle change amount.
前記推定部は、
前記ヨーレートに基づいて前記ヨー角変化量を求める角度演算部と、
前記ヨー角変化量が、前記予め定められた範囲内であるか否かを判定する角度比較部と、
前記ヨー角変化量が前記予め定められた範囲内であると前記角度比較部で判定された場合に、前記規定値と、前記ヨー角変化量とに基づいて、前記速度を前記前後方向の成分及び前記左右方向の成分に分解するための三角関数の値を求める角度制限部と、
前記三角関数の値と、前記速度とに基づいて前記車両の前後方向の位置及び前記車両の左右方向の位置を求める車両位置演算部と
を含む、車両位置検出装置。 The vehicle position detection device according to claim 1,
The estimation unit includes
An angle calculator that calculates the yaw angle change amount based on the yaw rate;
An angle comparison unit for determining whether or not the yaw angle change amount is within the predetermined range;
When the angle comparison unit determines that the yaw angle change amount is within the predetermined range, the speed is calculated based on the specified value and the yaw angle change amount. And an angle limiting unit for obtaining a trigonometric function value for decomposing the left and right components,
A vehicle position detection device including a vehicle position calculation unit that obtains a position in the front-rear direction of the vehicle and a position in the left-right direction of the vehicle based on the value of the trigonometric function and the speed.
前記ヨーレートに基づくヨー角変化量であって予め定められた範囲内のヨー角変化量にCORDICアルゴリズムの演算を行った場合に途中で求められる値として予め規定された規定値と、前記速度及び前記ヨー角変化量とに基づいて、前記車両の前後方向の位置及び前記車両の左右方向の位置を求める、車両位置検出方法。 Get vehicle speed and yaw rate,
A prescribed value defined in advance as a value obtained in the middle of the calculation of the CORDIC algorithm for a yaw angle change amount based on the yaw rate and within a predetermined range, the speed and the speed A vehicle position detection method for obtaining a position in the front-rear direction of the vehicle and a position in the left-right direction of the vehicle based on a yaw angle change amount.
前記車両の前記前後方向の位置及び前記左右方向の位置を求めることは、
前記ヨーレートに基づいて前記ヨー角変化量を求めること、
前記ヨー角変化量が、前記予め定められた範囲内であるか否かを判定すること、
前記ヨー角変化量が前記予め定められた範囲内であると判定された場合に、前記規定値と、前記ヨー角変化量とに基づいて、前記速度を前記前後方向の成分及び前記左右方向の成分に分解するための三角関数の値を求めること、及び、
前記三角関数の値と、前記速度とに基づいて前記車両の前後方向の位置及び前記車両の左右方向の位置を求めること
を含む、車両位置検出方法。 The vehicle position detection method according to claim 4,
Obtaining the position in the front-rear direction and the position in the left-right direction of the vehicle,
Obtaining the yaw angle change amount based on the yaw rate;
Determining whether the yaw angle variation is within the predetermined range;
When it is determined that the yaw angle change amount is within the predetermined range, based on the specified value and the yaw angle change amount, the speed is changed in the front-rear direction component and the left-right direction. Obtaining a trigonometric function value to decompose into components, and
A vehicle position detection method, comprising: obtaining a position in the front-rear direction of the vehicle and a position in the left-right direction of the vehicle based on the value of the trigonometric function and the speed.
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