JP2020020628A - 速度算出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周辺環境や走行環境の影響を受けにくくすることができる速度算出装置を提供する。【解決手段】制御部１５は、第１取得部１５ａが車両Ｃに設けられて車両前方の地物を検出する前方ライダ２１ａが時刻ｔ０に地物を検出した結果を取得し、第２取得部１５ｂが車両Ｃに設けられて車両後方の地物を検出する後方ライダ２１ｂが時刻ｔ１に前方ライダ２１ａが時刻ｔ０に検出した地物と同一の地物を検出した結果を取得する。そして、算出部１５ｃは、第１取得部１５ａが取得した結果と、第２取得部１５ｂが取得した結果と、に基づいて車両Ｃの移動速度を算出する。【選択図】図１

Description

本発明は、移動体の速度を算出する速度算出装置に関する。

従来から、車体速度を高精度に推定する技術が知られている。例えば、特許文献１には、ライダ（ＬｉＤＡＲ：Light Detection And Ranging）等の測定装置により、周辺の物体と自車両との距離及び相対速度を測定し、測定結果に基づき自車両の速度を推定する技術が開示されている。

特開２０１７‐１０１９４４号公報

特許文献１に記載の発明では、ライダ等の測定装置は、一つの測定装置で同一の地物を複数回測定して、測定された距離と時間から移動体の速度を算出している。しかしながら、移動体の周囲に他の移動体がある場合や、移動体自身の速度が高い場合は、同一の地物を複数回測定することが困難となる場合がある。つまり、従来は、周辺環境や走行環境の影響を受け易かった。

本発明が解決しようとする課題としては、周辺環境や走行環境の影響を受けにくくすることが一例として挙げられる。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、移動体に設けられて前記移動体前方の地物を検出する第１検出装置が第１時刻に地物を検出した結果を取得する第１取得部と、前記移動体に設けられて前記移動体後方の地物を検出する第２検出装置が第２時刻に前記第１検出装置が前記第１時刻に検出した地物と同一の地物を検出した結果を取得する第２取得部と、前記第１取得部が取得した結果と、前記第２取得部が取得した結果と、に基づいて前記移動体の移動速度を算出する算出部と、を備えることを特徴としている。

また、請求項６に記載の発明は、移動体の移動速度を算出する速度算出装置で実行される速度算出方法であって、前記移動体に設けられて前記移動体前方の地物を検出する第１検出装置が第１時刻に地物を検出した結果を取得する第１取得工程と、前記移動体に設けられて前記移動体後方の地物を検出する第２検出装置が第２時刻に前記第１検出装置が前記第１時刻に検出した地物と同一の地物を検出した結果を取得する第２取得工程と、前記第１取得工程で取得した結果と、前記第２取得工程で取得した結果と、に基づいて前記移動体の移動速度を算出する算出工程と、を含むことを特徴としている。

また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の速度算出方法を、コンピュータにより実行させることを特徴としている。

また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の速度算出プログラムを格納したことを特徴としている。

本発明の一実施例にかかる速度算出装置を有する検出装置の構成である。 図１に示されたライダの車両への設置位置の説明図である。 図１に示された制御部における速度算出方法の説明図である。 図１に示された制御部における速度算出方法のフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態にかかる情報処理装置を説明する。本発明の一実施形態にかかる速度算出装置は、第１取得部が移動体に設けられて移動体前方の地物を検出する第１検出装置が第１時刻に地物を検出した結果を取得し、第２取得部が移動体に設けられて移動体後方の地物を検出する第２検出装置が第２時刻に第１検出装置が第１時刻に検出した地物と同一の地物を検出した結果を取得する。そして、算出部は、第１取得部が取得した結果と、第２取得部が取得した結果と、に基づいて移動体の移動速度を算出する。このようにすることにより、第１検出部と第２検出部の２つの検出部で同一の地物を検出した結果を用いて速度を算出することができる。したがって、測定対象の地物を通り過ぎた場合や、周囲に他の移動体がある場合、あるいは移動体自身の速度が高い場合であっても速度を算出することができ、周辺環境や走行環境の影響を受けにくくすることができる。

また、算出部は、第１取得部が取得した結果と、第２取得部が取得した結果と、第１検出装置及び第２検出装置の移動体の進行方向における設置間隔と、に基づいて移動体の移動速度を算出してもよい。このようにすることにより、設置間隔を利用することで、算出する速度の精度をさらに向上させることができる。

また、算出部は、地物の形状に基づいて同一の地物を特定してもよい。このようにすることにより、地物の形状によって前方で検出された地物と後方で検出された地物とが同一の地物であることを特定できる。

また、算出部は、他の速度センサで検出された結果に基づいて算出した距離と、第１取得部が取得した結果及び第２取得部が取得した結果に基づく距離と、を比較して同一の地物を特定してもよい。このようにすることにより、他の速度センサで検出された結果を利用して同一の地物を特定することができる。

また、本発明の一実施形態にかかる車速センサ補正装置は、上述した速度算出装置と、移動体が有する車速センサの出力信号を取得する第３取得部と、速度算出装置が算出した移動速度に基づいて、第３取得部が取得した出力信号を補正する補正部と、を備えている。このようにすることにより、車速センサが検出した速度を上述した速度算出装置で検出した速度で補正することができる。

また、本発明の一実施形態にかかる速度算出方法は、第１取得工程で移動体に設けられて移動体前方の地物を検出する第１検出装置が第１時刻に地物を検出した結果を取得し、第２取得工程で移動体に設けられて移動体後方の地物を検出する第２検出装置が第２時刻に第１検出装置が第１時刻に検出した地物と同一の地物を検出した結果を取得する。そして、算出工程は、第１取得工程で取得された結果と、第２取得工程で取得された結果と、に基づいて移動体の移動速度を算出する。このようにすることにより、第１検出部と第２検出部の２つの検出部で同一の地物を検出した結果を用いて速度を算出することができる。したがって、測定対象の地物を通り過ぎた場合や、周囲に他の移動体がある場合、あるいは移動体自身の速度が高い場合であっても速度を算出することができ、周辺環境や走行環境の影響を受けにくくすることができる。

また、上述した速度算出方法をコンピュータにより実行させる速度算出プログラムとしてもよい。このようにすることにより、第１検出部と第２検出部の２つの検出部で同一の地物を検出した結果を用いて、コンピュータを用により速度を算出することができる。したがって、測定対象の地物を通り過ぎた場合や、周囲に他の移動体がある場合、あるいは移動体自身の速度が高い場合であっても速度の算出頻度を高めることが可能となる。

また、上述した速度算出プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納してもよい。このようにすることにより、当該プログラムを機器に組み込む以外に単体でも流通させることができ、バージョンアップ等も容易に行える。

本発明の一実施例にかかる速度算出装置を図１〜図４を参照して説明する。本実施例にかかる速度算出装置は検出装置１に含まれ、移動体としての車両と共に移動する。

本実施形態にかかる検出装置１の概略ブロック構成を図１に示す。検出装置１は、センサ群１１と、記憶部１２と、制御部１５と、出力部１６と、を備えている。

センサ群１１は、ライダ２１、車速センサ２２、加速度センサ２３、ジャイロセンサ２４と、 進行方向センサ２５と、 ＧＰＳ受信機２７と、を備えている。

検出部としてのライダ２１は、パルス状にレーザ光を出射することで、外界に存在する物体までの距離を離散的に測定する。ライダ２１は、レーザ光が反射された物体までの距離と、当該レーザ光の出射角度との組により示された計測点の点群を出力する。本実施例では、ライダ２１は、車両の周辺に存在する地物の検出に用いられる。地物とは、地上に存在する天然または人工のあらゆる物体を含む概念である。地物の例としては、車両の経路（即ち道路）上に位置する経路上地物と、道路の周辺に位置する周辺地物と、が含まれる。経路上地物の例としては、道路標識や信号機、ガードレール、歩道橋等が挙げられ、道路そのものも含まれる。即ち、路面に描写された文字や図形、及び、道路の形状（道幅や曲率）も経路上地物に含まれる。また、周辺地物の例としては、道路に沿って位置する建築物（住宅、店舗）や看板等が挙げられる。

本実施例では、ライダ２１は、図２に示したように、車両Ｃの前方の地物を検出する前方ライダ２１ａと、車両Ｃの後方の地物を検出する後方ライダ２１ｂと、を備えている。前方ライダ２１ａは、例えば車両Ｃの前端部に設けられている。後方ライダ２１ｂは、例えば車両Ｃの後端部に設けられている。なお、ライダ２１の設置数は２つに限らない。つまり、前方ライダ２１ａとして複数のライダが該当してもよく、後方ライダ２１ｂとして複数のライダが該当してもよい。そして、複数のライダから速度算出のために測定結果を選択して取得するようにしてもよい。

なお、本実施例において速度算出の対象とする地物として道路標示（路面に描写された文字や図形等）を主に利用する場合は、車両下部（例えばボンネットよりも下側）にライダ２１を設けることが好ましい。また、目的地や通過地への方向および距離などを示す案内標識等の道路の上方に設けられている看板等を主に利用する場合は車両上部（例えばボンネットよりも上側）にライダ２１を設けることが好ましい。また、ライダ２１は、速度算出専用ではなく、障害物検出や自己位置推定等の他の用途での利用を兼ねていてもよい。

車速センサ２２は、車両の車輪の回転に伴って発生されているパルス信号からなるパルス（「車軸回転パルス」とも呼ぶ。）を計測し、車速を検出する。加速度センサ２３は、車両の進行方向における加速度を検出する。ジャイロセンサ２４は、車両の方向変換時における車両の角速度を検出する。進行方向センサ２５は、例えば車両のシフトレバーをリバース位置にした際等に出力されるリバース信号に基づいて、車両が前進しているか後退しているかを検出する。ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機２７は、複数のＧＰＳ衛星から、測位用データを含む電波を受信することで、車両の絶対的な位置を検出する。センサ群１１の各センサの出力は、制御部１５に供給される。

記憶部１２は、制御部１５が実行する速度算出プログラムや、制御部１５が所定の処理を実行するのに必要な情報等を記憶する。本実施例では、記憶部１２は、道路データ及び地物の情報を含む地図データベース（ＤＢ）１０を記憶する。なお、地図ＤＢ１０は、定期的に更新されてもよい。この場合、例えば、制御部１５は、図示しない通信部を介し、地図情報を管理する外部のサーバ装置から、自車位置が属するエリアに関する部分地図情報を受信し、地図ＤＢ１０に反映させる。なお、記憶部１２が地図ＤＢ１０を記憶する代わりに、検出装置１と通信可能なサーバ装置が地図ＤＢ１０を記憶してもよい。この場合、制御部１５は、外部のサーバ装置と通信を行うことにより、地図ＤＢ１０から必要な地物の情報等を取得する。

出力部１６は、例えば、制御部１５で算出された速度情報を、自動運転の制御装置や、メータ等の他の車載機器に出力する。

制御部１５は、プログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）などを含み、検出装置１の全体を制御する。制御部１５は、第１取得部１５ａと、第２取得部１５ｂと、算出部１５ｃと、を備えている。本実施例では、制御部１５は、ライダ２１で検出された地物に基づいて車両の速度を算出する。

第１取得部１５ａは、前方ライダ２１ａが検出した地物の検出結果を取得する。第２取得部１５ｂは、後方ライダ２１ｂが検出した地物の検出結果を取得する。

算出部１５ｃは、第１取得部１５ａで取得された結果及び第２取得部１５ｂで取得された結果に基づいて車両の速度を算出する。

そして、上述した構成の検出装置１のうち制御部１５が本実施例にかかる速度算出装置として機能する。

次に、上述した構成の検出装置１の制御部１５（速度算出装置）における速度算出の方法について図３を参照して説明する。図３は、車両Ｃが図の下側から上側へ移動する場合における速度算出方法についての説明図である。

上述したように車両Ｃには前方ライダ２１ａと後方ライダ２１ｂとが設けられている。まず、時刻ｔ０において、前方ライダ２１ａが地物Ａ（例えば停止線）を検出する。この検出によって、時刻ｔ０の地点における前方ライダ２１ａから地物Ａまでの距離ｄｔ０（ｍ）が検出される。

次に、車両Ｃが地物Ａを通過後の時刻ｔ１において、後方ライダ２１ｂが地物Ａを検出する。この検出によって、時刻ｔ１の地点における後方ライダ２１ｂから地物Ａまでの距離ｄｔ１（ｍ）が検出される。

また、前方ライダ２１ａと後方ライダ２１ｂとの設置間隔ｄｓ（ｍ）はライダ２１の設置時に予め判明する距離である。よって、これらの距離ｄｔ０、ｄｔ１、ｄｓと、時刻ｔ１と時刻ｔ０との時間差（秒）により、次の（１）式で車両Ｃの速度Ｓを求めることができる。
Ｓ（ｍ／ｓ）＝（ｄｔ０＋ｄｔ１＋ｄｓ）／（ｔ１−ｔ０）・・・・（１）

即ち、第１取得部１５ａが取得した結果（ｄｔ０）と、第２取得部１５ｂが取得した結果（ｄｔ１）と、前方ライダ２１ａ及び後方ライダ２１ｂの車両の進行方向における設置間隔（ｄｓ）と、に基づいて車両Ｃの速度Ｓを算出している。

なお、前方ライダ２１ａから地物Ａまでの距離ｄｔ０や、時刻ｔ１の地点における後方ライダ２１ｂから地物Ａまでの距離ｄｔ１が、前方ライダ２１ａと後方ライダ２１ｂとの設置間隔ｄｓよりも十分に大きい場合は、設置間隔ｄｓを省略することができる。

次に、上述した制御部１５（速度算出装置）における動作（速度算出方法）を図４のフローチャートにまとめる。図４に示したフローチャートは制御部１５のＣＰＵで動作するコンピュータプログラム（速度算出プログラム）として構成されている。また、このプロフラムは、制御部１５が有するメモリ等に格納されているに限らず、メモリーカードや光ディスク等の記憶媒体に格納されていてもよい。

まず、第１取得部１５ａが前方ライダ２１ａの検出結果を取得する（ステップＳ１）。次に、第２取得部１５ｂが後方ライダ２１ｂの検出結果を取得する（ステップＳ２）。

次に、ステップＳ１で取得した前方ライダ２１ａの検出結果とステップＳ２で取得した後方ライダ２１ｂの検出結果のうち、同一の地物を検出しているか否かを判断する（ステップＳ３）。同一の地物か否かは、例えば車両Ｃが前進している場合であれば前方ライダ２１ａ、後方ライダ２１ｂの順に検出されて、かつ、検出された地物の形状を照合することで同一地物か否かを判断すればよい。また、検出時刻の範囲を、例えば前方ライダ２１ａで検出されてから何秒以内など制限してもよい。

地物の形状は、例えば道路標示であれば、制限速度の表示や、横断歩道又は自転車横断帯ありの表示等の形状に特徴があるものであれば同一の判断が容易である。

このステップＳ３を実行することで、第２取得部１５ｂでは、後方ライダ２１ｂが第２時刻に前方ライダ２１ａが第１時刻に検出した地物と同一の地物を検出した結果を特定して取得することができる。

また、車速センサ２２の結果やＧＰＳ受信機２７で検出された位置情報の軌跡等の他の方法で検出された速度に基づいて同一地物の判断をしてもよい。例えば、車速センサ２２で検出された速度と検出時刻の時間差から距離を求めることができる。この距離は、前方ライダ２１ａから検出対象地物までの距離（図３のｄｔ０）と後方ライダ２１ｂから検出対象地物までの距離（図３のｄｔ１）との合計距離とほぼ同じ距離となるため、この車速センサ２２に基づく距離と、実際に前方ライダ２１ａや後方ライダ２１ｂで検出された距離とを比較して差が所定の範囲となる場合は同一地物と判断することができる。

そして、ステップＳ３で同一地物と判断された地物についての検出結果（距離と時刻）を用いて（１）式により速度を算出する（ステップＳ４）。

以上の説明から明らかなように、ステップＳ１が第１取得工程、ステップＳ２、Ｓ３が第２取得工程、ステップＳ４が算出工程として機能する。

このようにして算出された速度は、例えば車速センサ２２で検出された速度の補正に利用することができる。車速センサ２２の速度の補正方法については、公知の方法を用いることができ、例えば特開２００８−８７８３号公報に記載の方法を用いることができる。この場合、制御部１５が、車速センサ２２の出力信号を取得する第３取得部、速度算出装置が算出した移動速度に基づいて、第３取得部が取得した出力信号を補正する補正部として機能する。

本実施例によれば、制御部１５は、第１取得部１５ａが車両Ｃに設けられて車両前方の地物を検出する前方ライダ２１ａが時刻ｔ０に地物を検出した結果を取得し、第２取得部１５ｂが車両Ｃに設けられて車両後方の地物を検出する後方ライダ２１ｂが時刻ｔ１に前方ライダ２１ａが時刻ｔ０に検出した地物と同一の地物を検出した結果を取得する。そして、算出部１５ｃは、第１取得部１５ａが取得した結果と、第２取得部１５ｂが取得した結果と、に基づいて車両Ｃの移動速度を算出する。このようにすることにより、前方ライダ２１ａと後方ライダ２１ｂの２つのライダで同一の地物を検出した結果を用いて速度を算出することができる。したがって、測定対象の地物を通り過ぎた場合や、車両Ｃの周囲に他の車両等がある場合、あるいは車両Ｃ自身の速度が高い場合であっても速度の算出頻度を高めることが可能となる。

また、算出部１５ｃは、第１取得部１５ａが取得した結果と、第２取得部１５ｂが取得した結果と、前方ライダ２１ａ及び後方ライダ２１ｂの車両Ｃの進行方向における設置間隔ｄｓと、に基づいて車両Ｃの移動速度を算出している。このようにすることにより、設置間隔を利用することで、算出する速度の精度をさらに向上させることができる。

また、算出部１５ｃは、地物の形状に基づいて同一の地物を特定してもよい。このようにすることにより、地物の形状によって前方で検出された地物と後方で検出された地物とが同一の地物であることを特定できる。

また、算出部１５ｃは、速度センサ２２で検出された結果に基づいて算出した距離と、第１取得部１５ａが取得した結果及び第２取得部１５ｂが取得した結果に基づく距離と、を比較して同一の地物を特定してもよい。このようにすることにより、他のセンサである速度センサ２２で検出された結果を利用して同一の地物を特定できる。

また、制御部１５は、上述した速度算出装置と、車両Ｃが有する車速センサ２２の出力信号を取得する第３取得部と、速度算出装置が算出した移動速度に基づいて、第３取得部が取得した出力信号を補正する補正部と、して機能する。このようにすることにより、車速センサ２２が検出した速度を上述した速度算出装置で検出した速度で補正することができる。

なお、上述した説明では、車両Ｃが前進時における速度算出方法を説明したが、後退時であっても算出可能である。その場合は、後方ライダ２１ｂで検出された結果を先に取得し、その後、前方ライダ２１ａで検出された結果を取得するようにすればよい。

また、上述した説明では、第１検出装置、第２検出装置としてライダで説明したが、車載カメラであってもよい。

また、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の速度算出装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

１ 検出装置
１５ 制御部（速度算出装置、第３取得部、補正部、車速センサ補正装置）
１５ａ 第１取得部
１５ｂ 第２取得部
１５ｃ 算出部
２１ａ 前方ライダ（第１検出装置）
２１ｂ 後方ライダ（第２検出装置）

Claims (8)

1. 移動体に設けられて前記移動体前方の地物を検出する第１検出装置が第１時刻に地物を検出した結果を取得する第１取得部と、
   前記移動体に設けられて前記移動体後方の地物を検出する第２検出装置が第２時刻に前記第１検出装置が前記第１時刻に検出した地物と同一の地物を検出した結果を取得する第２取得部と、
   前記第１取得部が取得した結果と、前記第２取得部が取得した結果と、に基づいて前記移動体の移動速度を算出する算出部と、
   を備えることを特徴とする速度算出装置。
2. 前記算出部は、前記第１取得部が取得した結果と、前記第２取得部が取得した結果と、前記第１検出装置及び前記第２検出装置の前記移動体の進行方向における設置間隔と、に基づいて前記移動体の移動速度を算出することを特徴とする速度算出装置。
3. 前記算出部は、前記地物の形状に基づいて前記同一の地物を特定することを特徴とする請求項１に記載の速度算出装置。
4. 前記算出部は、他の速度センサで検出された結果に基づいて算出した距離と、前記第１取得部が取得した結果及び前記第２取得部が取得した結果に基づく距離と、を比較して前記同一の地物を特定することを特徴とする請求項１に記載の速度算出装置。
5. 請求項１から４のうちいずれか一項に記載の速度算出装置と、
   前記移動体が有する車速センサの出力信号を取得する第３取得部と、
   前記速度算出装置が算出した前記移動速度に基づいて、前記第３取得部が取得した前記出力信号を補正する補正部と、
   を備えることを特徴とする車速センサ補正装置。
6. 移動体の移動速度を算出する速度算出装置で実行される速度算出方法であって、
   前記移動体に設けられて前記移動体前方の地物を検出する第１検出装置が第１時刻に地物を検出した結果を取得する第１取得工程と、
   前記移動体に設けられて前記移動体後方の地物を検出する第２検出装置が第２時刻に前記第１検出装置が前記第１時刻に検出した地物と同一の地物を検出した結果を取得する第２取得工程と、
   前記第１取得工程で取得した結果と、前記第２取得工程で取得した結果と、に基づいて前記移動体の移動速度を算出する算出工程と、
   を含むことを特徴とする速度算出方法。
7. 請求項６に記載の速度算出方法を、コンピュータにより実行させることを特徴とする速度算出プログラム。
8. 請求項７に記載の速度算出プログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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