JP2019184566A - 車両および車両位置推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位置の推定精度の低下を防止し得る車両および車両位置推定装置を提供する。【解決手段】車両１は、外部から車両の位置情報を取得するＧＮＳＳ受信装置１６と、位置情報の精度を示す精度指標に基づき、当該位置情報の分散である観測予測誤差分散を生成する観測予測誤差分散生成部１４と、観測予測誤差分散に基づき、車両を制御する車両制御システムの制御指令モードを設定する指令情報設定部１２と、制御指令モードの下で駆動する車両制御システムから直接出力される値に観測ノイズが上乗せされた出力値と、観測予測誤差分散とが入力され、出力値および観測予測誤差分散に基づき、車両１の位置を推定する車両位置推定器１１と、を備える。指令情報設定部１２は、観測予測誤差分散が所定の値より小さい場合は、制御指令モードを通常精度用指令モードに設定し、観測予測誤差分散が所定の値以上である場合は、制御指令モードを精度低下用指令モードに設定する。【選択図】図１

Description

本開示は、車両および車両位置推定装置に関する。

近年、車両の自動運転技術の導入に伴い、車両の位置を正確に検出することがますます重要となりつつある。車両の位置を検出する方法として、主に次の二つの方法が用いられている。一つの方法は一般的に衛星航法と呼ばれる方法であり、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System；全地球衛星測位システム）情報などの高精度な位置情報が利用可能なときに、高い精度の位置情報を入手し、時間経過に従い自車位置を上書きするものである。他の方法は一般的に推測航法と呼ばれる方法であり、自車速度、加速度、角加速度等、比較的低精度な状態量を使用して、カルマンフィルタ等を用いて繰り返し演算することで、位置推定を行うものである。

特許文献１は、車両の位置、速度及びセンサの姿勢を含む状態量を推定するカルマンフィルタ処理における繰り返し演算制御方法を開示している。車両の位置、速度及びセンサの姿勢を含む状態量を演算し、演算された状態量のうち加速度センサの姿勢ピッチ角およびジャイロセンサの姿勢ヨー角より計算されるセンサ姿勢値について前回と今回との差分を演算し、該差分が前回の差分より大きくなったとき該差分は収束したものとみなして状態量の繰り返し演算を停止し、あるいは、該差分が設定値以下になったとき、状態量の繰り返し演算を停止し、演算された状態量を出力する。

特開２００９−２５０７７８号公報

従来の技術においては、移動中の車両において繰り返し演算により位置推定を行う場合、推定精度が低下した場合は推定処理を打ち切るのが通常であり、高精度な位置情報を得ることは困難であった。

本開示は、位置の推定精度の低下を防止することができる車両および車両位置推定装置を提供する。

本開示の車両は、外部から車両の位置情報を取得するＧＮＳＳ受信装置と、前記位置情報の精度を示す精度指標に基づき、当該位置情報の分散である観測予測誤差分散を生成する観測予測誤差分散生成部と、前記観測予測誤差分散に基づき、車両を制御する車両制御システムの制御指令モードを設定する指令情報設定部と、前記制御指令モードの下で駆動する前記車両制御システムから直接出力される値に観測ノイズが上乗せされた出力値と、前記観測予測誤差分散とが入力され、前記出力値および前記観測予測誤差分散に基づき、当該車両の位置を推定する車両位置推定器と、を備え、前記指令情報設定部は、前記観測予測誤差分散が所定の値より小さい場合は、前記制御指令モードを通常精度用指令モードに設定し、前記観測予測誤差分散が所定の値以上である場合は、前記制御指令モードを精度低下用指令モードに設定する。

本開示の車両は、車両を制御する車両制御システムの制御指令モードを設定する指令情報設定部と、前記制御指令モードの下で駆動する前記車両制御システムから直接出力される値に観測ノイズが上乗せされた出力値と、前記車両の位置情報の分散である観測予測誤差分散とが入力され、前記出力値および前記観測予測誤差分散に基づき、当該車両の位置を推定する車両位置推定器と、を備え、前記車両位置推定器は、推定した推定位置情報と当該推定位置情報の分散である推定誤差分散を生成し、当該推定誤差分散を前記指令情報設定部に出力し、前記指令情報設定部は、前記推定誤差分散が所定の値より小さい場合は、前記制御指令モードを通常精度用指令モードに設定し、前記推定誤差分散が所定の値以上である場合は、前記制御指令モードを精度低下用指令モードに設定する。

本開示の車両の位置を推定する車両位置推定装置は、外部から車両の位置情報を取得するＧＮＳＳ受信装置と、前記位置情報の精度を示す精度指標に基づき、当該位置情報の分散である観測予測誤差分散を生成する観測予測誤差分散生成部と、前記観測予測誤差分散に基づき、車両を制御する車両制御システムの制御指令モードを設定する指令情報設定部と、前記制御指令モードの下で駆動する前記車両制御システムから直接出力される値に観測ノイズが上乗せされた出力値と、前記観測予測誤差分散とが入力され、前記出力値および前記観測予測誤差分散に基づき、当該車両の位置を推定する車両位置推定器と、を備え、 前記指令情報設定部は、前記観測予測誤差分散が所定の値より小さい場合は、前記制御指令モードを通常精度用指令モードに設定し、前記観測予測誤差分散が所定の値以上である場合は、前記制御指令モードを精度低下用指令モードに設定する。

本開示の車両の位置を推定する車両位置推定装置は、車両を制御する車両制御システムの制御指令モードを設定する指令情報設定部と、前記制御指令モードの下で駆動する前記車両制御システムから直接出力される値に観測ノイズが上乗せされた出力値と、前記車両の位置情報の分散である観測予測誤差分散とが入力され、前記出力値および前記観測予測誤差分散に基づき、当該車両の位置を推定する車両位置推定器と、を備え、前記車両位置推定器は、推定した推定位置情報と当該推定位置情報の分散である推定誤差分散を生成し、当該推定誤差分散を前記指令情報設定部に出力し、前記指令情報設定部は、前記推定誤差分散が所定の値より小さい場合は、前記制御指令モードを通常精度用指令モードに設定し、前記推定誤差分散が所定の値以上である場合は、前記制御指令モードを精度低下用指令モードに設定する。

本開示によれば、位置の推定精度の低下を防止することができる。

第１の実施形態に係る車両および車両位置推定装置のブロック図である。 図１の車両位置推定装置が行う処理のフローチャートである。 第２の実施形態に係る車両および車両位置推定装置のブロック図である。 図３の車両位置推定装置が行う処理のフローチャートである。

以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る車両および車両位置推定装置を具体的に開示した実施形態（以下、「本実施形態」という）を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

以下、本開示を実施するための好適な本実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（前提）
車両の自動運転においては、車両の位置を正確に検出することが極めて重要である。一つの方法は一般的に推測航法と呼ばれる方法であり、自車速度、加速度、角加速度等、比較的低精度な状態量を、所定のセンサ等を用いて検知し、カルマンフィルタ（Kalman filter）等を用いて繰り返し演算することで、位置推定を行うものである。推測航法によれば、例えば相対方位センサ（ジャイロセンサ、ステアリング舵角センサ、車輪センサ等）と、車両の速度（距離）を検出する距離センサ（車速センサ、車輪センサ等）の出力に基づき、車両の位置、方位、車速等を検出する。

しかしながら、この推測航法の出力にはセンサの誤差等の影響により、誤差が生じ得る。特に、車両の位置、方位は、時間経過により値を蓄積し、この値を積分して求められるため、大きな誤差が生ずる可能性がある。

他の方法は一般的に衛星航法と呼ばれる方法であり、ＧＮＳＳ情報などの高精度な位置情報が利用可能なときに、高い精度の位置情報を入手し、時間経過に従い自車位置を上書きするものである。ＧＮＳＳ情報は環境によっては入手することが困難な場合もあるが、絶対的な車両の位置、方位、車速を検出することができるため、ＧＮＳＳ情報を用いて推測航法の補正を行うことが一般的である。

上記の補正には、カルマンフィルタを使用することが多い。例えば、車両位置の検出システムにおいて、検出対象となる状態量が位置１、姿勢角１、車速１、を含み、観測量が位置２、姿勢角２、車速２を含む場合、非線型モデルに対応した拡張カルマンフィルタを用いて、観測量を補正する例が存在する。

上述した拡張カルマンフィルタにおいて、入力値のばらつき、観測値のばらつきは、入力値の分散Ｑ、観測値の分散Ｒによって表される。入力値の分散Ｑはシステムのプロセスノイズの大きさ、観測値の分散Ｒはセンサの観測ノイズの大きさをそれぞれ表している。カルマンフィルタに入力される観測値のうち、位置はＧＮＳＳより、姿勢角はジャイロセンサの出力値の積分により、車速は車輪速センサによりそれぞれ得られる。これらの観測値のうち、位置計測値の誤算分散は、車両の走行環境により大きく変化する。

たとえば、ＧＮＳＳ衛星からの電波の受信環境が悪化し、車両位置の観測値の分散が大きくなると、自車両の位置に対する補正精度が悪化し、自車両の位置推定の精度は悪化する。

しかしながら、車両位置の観測精度の悪化は、たとえばいくつのＧＮＳＳ衛星から電波を受信できているかなどによって、推測することができる。また、自車位置推定時に併せて計算できる推定誤差分散の値の大小を使っても観測精度の悪化を推測することが出来る。よって、車両位置の観測精度が悪化したと判定したと場合には、逆に入力値分散Ｑを小さくなるようにシステム特性を変更することによって、自車両の位置補正精度の悪化を防止し、自車両の位置推定精度を維持することができる。

入力値の分散Ｑを小さくする方法としては、走行車速指令および旋回指令に対する車両の応答精度を向上するように、システム特性を変更する方法がある。走行車速指令、旋回指令に対する車両の応答精度を向上する方法としては、走行車速指令、旋回指令等の指令値（指令情報）を一定値や、零等の定常的な値に設定する方法がある。

すなわち、車両の位置は推定航法を衛星航法により補正している。本開示においては、衛星航法の計測精度が低下した場合には、速度、旋回制御系の指令値を定常的な値に切り替えて、制御入力に対する車両の定常応答性を引き出して応答性を向上させることにより、衛星航法の計測精度の悪化の影響を低減し、従来方法よりも高精度に車両位置を計測することを目指している。

（第１の実施形態）
図１は、本開示の第１の実施形態に係る車両位置推定装置と、当該車両位置推定装置を備える車両を示すブロック図であり、図２は、車両位置推定装置が行う車両位置推定処理を示すフローチャートである。車両１には車両位置推定装置１０が搭載され、車両位置推定装置１０は車両１の各種の制御を行う車両制御システム２０への指令情報に相当する制御指令モードの制御、変更を行う装置である。

車両制御システム２０は、車両１の原動機、動力システム、操舵システム、制動システム等、車両１の基本的な動作制御を行うシステムを包括しており、特にその内容は限定されない。車両制御システム２０には、後述する指令情報設定部１２から能動的に入力される制御指令モードｕと、車両制御システム２０が不可避的に内包する性質から生ずるプロセスノイズＷが入力される。

制御指令モードｕは、後述する観測予測誤差分散生成部１４が生成する観測予測誤差分散Ｒに基づき、指令情報設定部１２が設定する指令情報を意味し、車両制御システム２０が車両１を制御するモードとして入力されるものである。制御指令モードｕは、例えば入力機器であるアクセルの踏み込み具合に応じた速度指令情報ｖｔ、入力機器であるステアリングホイールの操舵角に応じた角度指令情報γｔ等を含む。プロセスノイズＷは、車両１に備えられた各種センサ分解能から生ずるノイズ、質量の存在から不可避的に発生する反応タイムラグから生ずるノイズ等を意味し、車両制御システム２０が必然的発生するノイズであって、それを入力情報の形式で示している。

本実施形態の車両位置推定装置１０は、車両位置推定器１１と、指令情報設定部１２と、観測予測誤差分散生成部１４と、観測予測誤差分散記憶部１５と、ＧＮＳＳ受信装置１６と、ヒステリシスタイマ１７とを含む。

車両位置推定器１１は、現在の車両１の位置を推定する。車両位置推定器１１には、上述した制御指令モードｕと、車両制御システム２０からの出力値Ｚが入力される。この出力値Ｚは、所定のゲインパラメータの下で駆動する車両制御システム２０から直接出力される値に観測ノイズＶが上乗せされた値であって、種々の観測機器（カーナビゲーション、速度計等）を通じて実際に観測される値を示す。観測ノイズＶは、車両制御システム２０から直接出力される各種の値を観測する際に必然的に発生するノイズであり、センサの分解能や観測のタイムラグ等により発生する。出力値Ｚは、例えば、実際に観測される観測位置情報（観測ｘ座標情報ｘｏｂ、観測ｙ座標情報ｙｏｂ）、観測姿勢角情報θｏｂ、観測速度情報ｖｏｂ等を含む。

車両位置推定器１１は最終的に、制御指令モードｕおよび出力値Ｚに基づき、車両１の位置を推定し、推定出力値Ｘｓを出力する。推定出力値Ｘｓは、実際の車両１の位置を推定に基づいて求めた値であり、例えば推定位置情報（推定ｘ座標情報ｘｓ、推定ｙ座標情報ｙｓ）、推定姿勢角情報θｓ、推定速度情報ｖｓ等を含む。

更に本実施形態では、車両位置推定器１１には観測予測誤差分散生成部１４からの出力が入力される。以下、さらに本実施形態の車両位置推定装置１０について説明する。

ＧＮＳＳ受信装置１６は、人工衛星等、外部から車両１の位置情報を含む電波を取得可能なアンテナ、取得した電波情報を解析可能な処理部等を備える。ＧＮＳＳ受信装置１６は、取得した位置情報を、ＤＲＭＳ（Distance Root Mean Square）、２ＤＲＭＳのような位置情報の精度を示す精度指標と共に、観測予測誤差分散生成部１４に出力する。

観測予測誤差分散記憶部１５は、ＧＮＳＳ受信装置１６が取得する位置情報の分散に相当する観測予測誤差分散を記憶している。観測予測誤差分散記憶部１５は、位置情報の精度指標と観測予測誤差分散を対応付けて記憶しており、悪い精度指標に対しては大きな観測予測誤差分散が対応付けられている。

観測予測誤差分散生成部１４は、ＧＮＳＳ受信装置１６から出力された位置情報の精度指標に基づき、位置情報の分散である観測予測誤差分散Ｒを生成する。具体的には、観測予測誤差分散生成部１４は、位置情報の精度指標に対応する観測予測誤差分散Ｒを観測予測誤差分散記憶部１５から選択する。さらに観測予測誤差分散生成部１４は、生成した（選択した）観測予測誤差分散Ｒを次に述べる指令情報設定部１２および車両位置推定器１１に出力する。

指令情報設定部１２は、観測予測誤差分散生成部１４が生成する観測予測誤差分散Ｒに基づき指令情報を設定し、この指令情報は、車両１を制御する車両制御システムの制御指令モードを設定するものであり、駆動する目標値として入力されるものである。制御指令モードｕは、例えば入力機器であるアクセルの踏み込み具合に対応した速度に応じた速度指令情報ｖｔ、入力機器であるステアリングホイールの操舵角に応じた角度指令情報γｔ等を含む。

指令情報設定部１２は、観測予測誤差分散Ｒの値に基づき、車両制御システム２０の制御指令モードを切り替える。この制御指令モードには、通常精度用指令モードと精度低下用指令モードの二種類が含まれる。観測予測誤差分散Ｒは位置情報の精度指標に対応し、位置情報の精度が高いほど観測予測誤差分散Ｒは小さく、位置情報の精度が低いほど観測予測誤差分散Ｒは大きくなる。すなわち、指令情報設定部１２は、観測予測誤差分散Ｒが所定の値より小さい場合は通常精度用指令モードを設定し、観測予測誤差分散Ｒが所定の値より大きい場合は精度低下用指令モードを設定する。

一つの機能として指令情報設定部１２は、車両１の速度を制御する速度指令情報ｖｔを設定する速度指令情報設定部として機能する。指令情報設定部１２が速度指令情報設定部として機能する場合、通常精度用指令モードと精度低下用指令モードの間の切り換えは、例えば以下の様に行われる。

１）ローパスフィルタ
速度指令情報設定部の最終段にローパスフィルタが設けられている場合、速度指令情報設定部は、通常精度用指令モード時には当該ローパスフィルタを無効に設定しており、精度低下用指令モード時にはローパスフィルタを有効に設定し、急峻な指令速度の変化を抑制する。
２）ＴＨＷ（Time Headway；車頭時間）
ＴＨＷは、前方車両との車間距離を走行速度で割った数値であり、前方車両の現在位置に自車が到達するまでの時間を意味する。速度指令情報設定部がＴＨＷを速度指令情報ｖｔの設定に使用している場合、速度指令情報設定部は、通常精度用指令モードにはＴＨＷ閾値に通常の値を用いるが、精度低下用指令モード時にはＴＨＷ閾値をより大きな値に切り替える。
３）ＴＴＣ（Time to Collision；衝突余裕時間）
ＴＴＣは、前方車両との距離を速度の差（相対速度）で割ることで算出される値であり、衝突までの時間を意味する。速度指令情報設定部がＴＴＣを速度指令情報ｖｔの設定に使用している場合、速度指令情報設定部は、通常精度用指令モードにはＴＴＣ閾値に通常の値を用いるが、精度低下用指令モード時にはＴＴＣ閾値をより大きな値に切り替える。
４）加速度ならびに単位時間当たりの加速度変化量への評価関数重み
速度指令情報設定部が評価関数を使用している場合、速度指令情報設定部は通常精度用指令モード時には加速度ならびに単位時間当たりの加速度変化量への重みの値に通常の値を用いるが、精度低下用指令モード時には当該重みをより大きな値に切替える。

他の機能として指令情報設定部１２は、車両１の操舵角を制御する角度指令情報γｔを設定する角度指令情報設定部として機能する。指令情報設定部１２が角度指令情報設定部として機能する場合、通常精度用指令モードと精度低下用指令モードの間の切り換えは、例えば以下の様に行われる。

１）車線変更の禁止
角度指令情報設定部は、通常精度用指令モード時には，車線変更に対する制約を設けないが、精度低下用指令モード時には車線変更を禁止する。具体的には精度低下用指令モードにおいては角度指令情報γｔが０となる。
２）ポテンシャルマップの活用
車両制御システム２０は潜在的な要因を考慮したポテンシャルマップを利用して走行経路、操舵指示等を生成している。角度指令情報設定部は、通常精度用指令モードにおいては通常使用しているポテンシャルマップをそのまま用いるように車両制御システム２０に指示する。一方で角度指令情報設定部は、精度低下用指令モードにおいては通常使用しているポテンシャルマップに加えて、車両直進方向を優先するポテンシャルマップを追加、重畳して更新したマップを生成し、更新したポテンシャルマップを用いるように車両制御システム２０に指示する。
３）操舵角速度・操舵角加速度ならびに車両ヨーレートへの評価関数重み
角度指令情報設定部が評価関数を使用している場合、角度指令情報設定部は通常精度用指令モード時には、操舵角速度・操舵角加速度ならびに車両ヨーレートへの重みの値に通常の値を用いるが、精度低下用指令モード時には当該重みをより大きな値に切替える。

ヒステリシスタイマ１７は、指令情報設定部１２の作用により制御指令モードが変化したとき、変化後の経過時間をカウントする。

第１の実施形態の車両位置推定装置１０は、図２に示すフローチャートに従い車両位置推定処理を行う。車両位置推定装置１０は、ＧＮＳＳ受信装置１６の位置情報の精度を監視し、この精度に応じて車両制御システム２０への指令情報（制御指令モード）を変化させるものである。具体的には、車両位置推定装置１０は、位置情報の精度が悪化しても、車両１の制御応答性を向上させ、移置の推定精度の低下を防止する。

観測予測誤差分散生成部１４は、時系列的に位置情報の精度指標に基づき、観測予測誤差分散を生成する。観測予測誤差分散生成部１４は、新たに生成した最新の観測予測誤差分散Ｒの値（最新値）が、前回の観測予測誤差分散Ｒの値（前回値）以上であるか否かを、所定の間隔をおいて判定している（ステップＳ１）。観測予測誤差分散生成部１４は、最新値が前回値以上ではないと判定した場合（ステップＳ１でＮＯ）、すなわち現在値＜前回値の場合、ステップＳ２へ進む。これは、位置情報の精度が悪化していない状況に対応する。

次に指令情報設定部１２は、現在の車両制御システム２０が、位置情報の精度指標が悪化した場合に対応する精度低下用指令モードに設定されているか否かを確認する。精度低下用指令モードに設定されている場合（ステップＳ２でＹＥＳ）、ステップＳ３へ進み、指令情報設定部１２はヒステリシスタイマ１７がカウント中か否かを確認する。ヒステリシスタイマ１７がカウント中でない場合（ステップＳ３でＮＯ）は、精度低下用指令モードに設定すべき期間が終了したことを意味する。そこで指令情報設定部１２は、設定中の精度低下用指令モードを、精度指標が悪化していない通常の精度に対応する通常精度用指令モードへ切り替える（ステップＳ４）。そして、制御指令モードが変更されたため、ヒステリシスタイマ１７が再びカウントを開始する（ステップＳ５）。

観測予測誤差分散が増大した場合、指令情報設定部１２は、通常精度用指令モードから精度低下用指令モードへの切り換えを行う。すなわち、観測予測誤差分散が増大した場合、指令情報設定部１２は、制御指令モードｕ（速度指令情報ｖｔ、角度指令情報γｔを含む）を変更する処理を行う。すなわち、本実施形態では、指令情報設定部１２は、最新の観測予測誤差分散Ｒが所定の値である前回値より小さい場合は通常精度用指令モードを設定し、最新の観測予測誤差分散Ｒが前回値より大きい場合は精度低下用指令モードを設定する。

上述したステップＳ１〜Ｓ５に沿った処理は、位置情報の精度が悪化していないにもかかわらず、車両制御システム２０が悪化した状況に対応した精度低下用指令モードに設定されており、これを通常精度用指令モードに戻す場面に対応する。

一方、ステップＳ２で精度低下用指令モードに設定していないと判定した場合（ステップＳ２でＮＯ）、車両制御システム２０は適切な制御指令モードに設定されているため、このまま処理を終了する。また、ステップＳ３でヒステリシスタイマ１７がカウント中である場合（ステップＳ３でＹＥＳ）は、精度低下用指令モードに引き続き設定すべき期間のため、このまま処理を終了する。

一方、観測予測誤差分散生成部１４が、ステップＳ１において、最新値が前回値以上である（現在値≧前回値）と判定した場合（ステップＳ１でＹＥＳ）、ステップＳ６へ進む。これは、位置情報の精度が悪化した状況に対応する。次に指令情報設定部１２は、現在の車両制御システム２０が、精度低下用指令モードに設定されているか否かを確認する。精度低下用指令モードに設定されている場合（ステップＳ６でＹＥＳ）、車両制御システム２０は適切な制御指令モードに設定されているため、このまま処理を終了する。

一方、ステップＳ６で精度低下用指令モードに設定されていない場合（ステップＳ６でＮＯ）、すなわち車両制御システム２０が通常精度用指令モードに設定されている場合、ステップＳ７へ進み、指令情報設定部１２は、ヒステリシスタイマ１７がカウント中か否かを確認する。ヒステリシスタイマ１７がカウント中である場合（ステップＳ７でＹＥＳ）、通常精度用指令モードに引き続き設定すべき期間のため、このまま処理を終了する。

一方、ステップＳ７でヒステリシスタイマ１７がカウント中でない場合（ステップＳ７でＮＯ）は、通常精度用指令モードに設定すべき期間が終了したことを意味する。そこで指令情報設定部１２は、設定中の通常精度用指令モードを、精度低下用指令モードへ切り替える（ステップＳ８）。そして、制御指令モードが変更されたため、ヒステリシスタイマ１７が再びカウントを開始する（ステップＳ９）。これにて、一連の処理が終了する。

上述したステップＳ６〜Ｓ９に沿った処理は、位置情報の精度が悪化したにもかかわらず、車両制御システム２０が通常の状況に対応した通常精度用指令モードに設定されており、これを位置情報の精度が悪化した状況に対応した精度低下用指令モードに変更する場面に対応する。尚、実施形態では指令モードの変更時にヒステリシスタイマ１７が変更交互の経過時間のカウントを開始し、所定の時間が経過するとカウントを停止する。よって、通常精度用指令モードの設定または精度低下用指令モードの設定、特に精度低下用指令モードの設定が長時間継続する事態を防止し得る。精度低下用指令モードの設定が継続すると、例えば速度変化を抑制することによって目的地到着時刻が遅くなる、車線変更を抑制することにより目的地到着時刻が遅くなる、等の事態が生じ得るが、そのような事態の発生を防止し得る。

（第２の実施形態）
図３は、本開示の第２の実施形態に係る車両位置推定装置と、当該車両位置推定装置を備える車両を示すブロック図であり、図４は、車両位置推定装置が行う車両位置推定処理を示すフローチャートである。本実施形態では、図１のＧＮＳＳ受信装置１６からＤＲＭＳ、２ＤＲＭＳのような良好な位置精度が保証された位置情報が得られないケースを前提としている。このケースは、ＧＮＳＳ受信装置１６が良好な電波を受信できないような場合のみならず、ＧＮＳＳ受信装置１６の性能が十分でなく、ＤＲＭＳ、２ＤＲＭＳといった高い制度指標を持つ位置情報を得られないような場合をも含む。

このようなケースでは、推定出力値Ｘｓの信頼性も下がり得る。ここで車両位置推定器１１は、推定出力値Ｘｓに加えて、推定出力値Ｘｓの分散であり、その信頼性の指標である推定誤差分散Ｐｓをも生成する。車両位置推定器１１は、本実施形態においてはこの推定誤差分散Ｐｓを有効活用するため、車両位置推定器１１は、生成した推定誤差分散Ｐｓを指令情報設定部１２へ出力する。具体的には、車両位置推定器１１には、制御指令モードの下で駆動する車両制御システム２０から直接出力される値に観測ノイズＶが上乗せされた出力値と、観測予測誤差分散記憶部１５から得られる観測予測誤差分散とが入力される。そして車両位置推定器１１は、この出力値および観測予測誤差分散に基づき、車両１の位置を推定して推定出力値Ｘｓを生成するともに、その分散である推定誤差分散Ｐｓをも生成する。

指令情報設定部１２は、推定誤差分散Ｐｓに基づき車両制御システム２０への指令情報を切り替える。具体的には、指令情報設定部１２は、推定誤差分散Ｐｓの変動に応じ、適切な制御指令モードを選択する。そして、指令情報設定部１２は、選択した制御指令モード、具体的には通常精度用指令モードまたは精度低下用指令モードを車両制御システム２０に出力することにより、車両制御システム２０の制御指令モードを切り替える。

第２の実施形態の車両位置推定装置１０は、図４に示すフローチャートに従い車両位置推定処理を行う。

指令情報設定部１２は、所定の間隔をもって推定誤差分散を車両位置推定器１１から取得する。そして、指令情報設定部１２は、新たに取得した推定誤差分散が所定の閾値以上であるか否かを判定している（ステップＳ１Ａ）。この閾値は指令情報設定部１２に記憶してもよい。指令情報設定部１２は、推定誤差分散が所定の閾値以上でないと判定した場合（ステップＳ１ＡでＮＯ）、すなわち推定誤差分散＜閾値の場合、ステップＳ２へ進む。これは、位置情報の精度が悪化していない状況に対応する。以降のステップＳ２〜Ｓ５の動作は第１の実施形態と同じである。

推定誤差分散が増大した場合、指令情報設定部１２は、通常精度用指令モードから精度低下用指令モードへ切り替える。

一方、指令情報設定部１２が、ステップＳ１において、推定誤差分散Ｐｓが所定の閾値以上であると判定した場合（ステップＳ１ＡでＹＥＳ）、すなわち推定誤差分散≧閾値の場合、ステップＳ６へ進む。これは、位置情報の精度が悪化した状況に対応する。以降のステップＳ６〜Ｓ９の動作は第１の実施形態と同じである。

上述した様に、本開示の車両位置推定装置１０においては、願側予測誤差分散や推定誤差分散の如き車両位置推定器１１の入力値又は出力値の分散に応じて、車両制御システムへの指令情報を適切な値に設定する。具体的には、入力値又は出力値の分散が増大、すなわち精度の悪化が予測される場合には、制御指令モードを精度低下用指令モードに切り替え、位置情報の正確性を担保する。精度低下用指令モードにおいては到着時刻の遅れ、すなわち延着が予想されるが、次に精度の向上が予測される場合または所定の時間経過後には、通常精度用指令モードに復帰する。これにより、目的地到着時刻が必要以上に遅くなることなく、位置の推定精度の低下を防止することができる。

以上、図面を参照して本開示に係る車両および車両位置推定装置の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

本開示の車両および車両位置推定装置は位置の推定精度の低下を防止し得るため、特に自動運転の分野に有用である。

１ 車両
１０ 車両位置推定装置
１１ 車両位置推定器
１２ 指令情報設定部
１４ 観測予測誤差分散生成部
１５ 観測予測誤差分散記憶部
１６ ＧＮＳＳ受信装置
１７ ヒステリシスタイマ
２０ 車両制御システム

Claims (8)

1. 車両であって、
   外部から車両の位置情報を取得するＧＮＳＳ受信装置と、
   前記位置情報の精度を示す精度指標に基づき、当該位置情報の分散である観測予測誤差分散を生成する観測予測誤差分散生成部と、
   前記観測予測誤差分散に基づき、車両を制御する車両制御システムの制御指令モードを設定する指令情報設定部と、
   前記制御指令モードの下で駆動する前記車両制御システムから直接出力される値に観測ノイズが上乗せされた出力値と、前記観測予測誤差分散とが入力され、前記出力値および前記観測予測誤差分散に基づき、当該車両の位置を推定する車両位置推定器と、
   を備え、
   前記指令情報設定部は、前記観測予測誤差分散が所定の値より小さい場合は、前記制御指令モードを通常精度用指令モードに設定し、前記観測予測誤差分散が所定の値以上である場合は、前記制御指令モードを精度低下用指令モードに設定する、
   車両。
2. 請求項１に記載の車両であって、
   前記制御指令モードは、車両の速度を制御する速度指令情報または車両の操舵角を制御する角度指令情報を含む、
   車両。
3. 請求項１に記載の車両であって、
   前記観測予測誤差分散が変化したとき、変化後の経過時間をカウントするヒステリシスタイマを更に備える、
   車両。
4. 車両であって、
   車両を制御する車両制御システムの制御指令モードを設定する指令情報設定部と、
   前記制御指令モードの下で駆動する前記車両制御システムから直接出力される値に観測ノイズが上乗せされた出力値と、前記車両の位置情報の分散である観測予測誤差分散とが入力され、前記出力値および前記観測予測誤差分散に基づき、当該車両の位置を推定する車両位置推定器と、を備え、
   前記車両位置推定器は、推定した推定位置情報と当該推定位置情報の分散である推定誤差分散を生成し、当該推定誤差分散を前記指令情報設定部に出力し、
   前記指令情報設定部は、前記推定誤差分散が所定の値より小さい場合は、前記制御指令モードを通常精度用指令モードに設定し、前記推定誤差分散が所定の値以上である場合は、前記制御指令モードを精度低下用指令モードに設定する、
   車両。
5. 請求項４に記載の車両であって、
   前記指令情報設定部は、車両の速度を制御する速度指令情報設定部または車両の操舵角を制御する角度指令情報設定部として機能する、
   車両。
6. 請求項４に記載の車両であって、
   前記推定誤差分散が変化したとき、変化後の経過時間をカウントするヒステリシスタイマを更に備える、
   車両。
7. 車両の位置を推定する車両位置推定装置であって、
   外部から車両の位置情報を取得するＧＮＳＳ受信装置と、
   前記位置情報の精度を示す精度指標に基づき、当該位置情報の分散である観測予測誤差分散を生成する観測予測誤差分散生成部と、
   前記観測予測誤差分散に基づき、車両を制御する車両制御システムの制御指令モードを設定する指令情報設定部と、
   前記制御指令モードの下で駆動する前記車両制御システムから直接出力される値に観測ノイズが上乗せされた出力値と、前記観測予測誤差分散とが入力され、前記出力値および前記観測予測誤差分散に基づき、当該車両の位置を推定する車両位置推定器と、
   を備え、
   前記指令情報設定部は、前記観測予測誤差分散が所定の値より小さい場合は、前記制御指令モードを通常精度用指令モードに設定し、前記観測予測誤差分散が所定の値以上である場合は、前記制御指令モードを精度低下用指令モードに設定する、
   車両位置推定装置。
8. 車両の位置を推定する車両位置推定装置であって、
   車両を制御する車両制御システムの制御指令モードを設定する指令情報設定部と、
   前記制御指令モードの下で駆動する前記車両制御システムから直接出力される値に観測ノイズが上乗せされた出力値と、前記車両の位置情報の分散である観測予測誤差分散とが入力され、前記出力値および前記観測予測誤差分散に基づき、当該車両の位置を推定する車両位置推定器と、を備え、
   前記車両位置推定器は、推定した推定位置情報と当該推定位置情報の分散である推定誤差分散を生成し、当該推定誤差分散を前記指令情報設定部に出力し、
   前記指令情報設定部は、前記推定誤差分散が所定の値より小さい場合は、前記制御指令モードを通常精度用指令モードに設定し、前記推定誤差分散が所定の値以上である場合は、前記制御指令モードを精度低下用指令モードに設定する、
   車両位置推定装置。
   

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