JP2021056228A

JP2021056228A - 距離推定装置

Info

Publication number: JP2021056228A
Application number: JP2020199401A
Authority: JP
Inventors: 諒子新原; Ryoko Niihara; 加藤　正浩; Masahiro Kato; 正浩加藤; 一嗣金子; Kazutsugu Kaneko
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2020-12-01
Filing date: 2020-12-01
Publication date: 2021-04-08
Also published as: JP2022179642A

Abstract

【課題】任意の地物を利用して移動体の移動距離を推定する。【解決手段】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。こうして、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。【選択図】図２

Description

本発明は、移動体の移動距離を推定する技術に関する。

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。

特開２００８−８７８３号公報

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。

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。

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。

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。２つの地物と移動車両との位置関係の例を示す。車両の移動距離の算出方法を示す。平均パルス幅を説明する図である。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。地物の３次元位置を車両の水平面に投射する方法を示す。地物の３次元位置を車両の水平面に投射する他の方法を示す。第１実施例に係る距離係数更新装置の構成を示すブロック図である。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。第２実施例に係る距離係数更新装置の構成を示すブロック図である。第２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。走行速度と単位時間のパルス数との関係、及び、走行速度とパルス幅との関係を示す。３つの地物と移動車両との位置関係の例を示す。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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α_ｄをパルス幅ｔ_ｐで除することで車速ｖを計算できる。この距離係数α_ｄは車速パルス信号の１パルスあたりの移動距離である。

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。

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ｄ_ｐ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。

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］

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（ＬｉｇｈｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎＡｎｄＲａｎｇｉｎｇ）、ミリ波レーダーなどを用いることができる。

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Ｔ_１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Ｔ_１からΔＴ秒経過した時刻Ｔ_２において、時刻Ｔ_１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。

次に、工程Ｐ４では、更新装置は、時刻Ｔ_１及び時刻Ｔ_２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Ｔ_１から時刻Ｔ_２までの車両の移動距離ΔＤを算出する。

次に、工程Ｐ５では、更新装置は、時刻Ｔ_１から時刻Ｔ_２の間の車速パルス信号の平均パルス幅ｔ_ｐと、時刻Ｔ_１から時刻Ｔ_２までの経過時間ΔＴと、工程Ｐ４で求めた時刻Ｔ_１から時刻Ｔ_２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ｄ_ｐ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ｄ_ｐを用いて、距離係数α_ｄを更新する。

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Ｔ_１から時刻Ｔ_２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Ｔ_１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Ｐ１）。このとき、地物１と地物２の相対距離Ｌは、Ｌ_１、Ｌ_２、φ_１、φ_２を用いて次のように計算できる（工程Ｐ３）。

次に、更新装置は、時刻Ｔ_２においても時刻Ｔ_１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Ｔ_１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Ｔ_２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）。

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Ｌ_ａｖｅを算出して使用しても良い。

なお、以下の説明では、地物間の相対距離を「Ｌ」として説明する。

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。

（２）移動距離ΔＤの算出（工程Ｐ４）
次に、更新装置は、時刻Ｔ_１で取得した距離Ｌ_１、Ｌ_２と、時刻Ｔ_２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Ｔ_１から時刻Ｔ_２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。

同様に、角度βは余弦定理により以下のように求められる。

従って、移動距離ΔＤは、余弦定理により以下のように求められる。

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。

（３）１パルスあたりの移動距離ｄ_ｐの計算（工程Ｐ５）
次に、更新装置は、時刻Ｔ_１から時刻Ｔ_２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ｔ_ｐとを用いて、以下のように、１パルスあたりの移動距離ｄ_ｐを算出する。

図４は、平均パルス幅ｔ_ｐを説明する図である。平均パルス幅ｔ_ｐは、時刻Ｔ_１から時刻Ｔ_２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。

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。

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＝Ｔ_１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Ｔ_２になったか否かを判定する（ステップＳ５３）。

現在時刻Ｔが時刻Ｔ_２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ｔ_ｋ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）。

係数ｋ＝１である場合（ステップＳ５６：ＹＥＳ）、そのパルス幅ｔ_ｋ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ｔ_ｐと今回のパルス幅ｔ_ｋとの差分を係数ｋで除した値（ｔ_ｋ−ｔ_ｐ）／ｋ、即ち、今回のパルス幅ｔ_ｋによる平均パルスｔ_ｐの変動分をその時点の平均パルス幅ｔ_ｐに加算して平均パルス幅ｔ_ｐ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Ｔ_２になった場合（ステップＳ５３：ＹＥＳ）、処理は終了する。

（４）距離係数α_ｄ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ｄ_ｐを用いて、距離係数α_ｄを更新する。具体的には、得られた移動距離ｄ_ｐを新たな距離係数α_ｄとする。なお、こうして得られた更新後の距離係数α_ｄは、式（１）による車速ｖの算出などに使用される。

（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。

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。

（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。

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Ｌ_ｘｙ、及び、線分ＯＰ’とＸ軸とのなす角φ_ｘｙは次のように計算できる。

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Ｌ_ｘｙ及び角度φ_ｘｙ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Ｌ_１ｘｙ、Ｌ´_２ｘｙ及び角度φ_１ｘｙ、φ_２ｘｙ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。

（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φ_ｘｙ、車両の水平面（車両座標系のＸＹ平面）に対する地物の仰角φ_ｘｙｚが取得できたとする。

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Ｌ_ｘｙは次のように計算できる。

よって、工程Ｐ１〜Ｐ４における処理では、（ｉ）と同様に、式（１３）によって求められる水平距離Ｌ_ｘｙ及び角度φ_ｘｙを使用すればよい。

［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。

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。

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ｔ_ｐなどを算出して距離係数校正部１７に供給する。

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Ｔ_１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。また、地物計測部１５は、時刻Ｔ_２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。

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Ｌ_１、Ｌ_２及び角度φ_１、φ_２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。

移動距離計算部１８は、地物計測部１５から供給された距離Ｌ_１、Ｌ_２、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。

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ｔ_ｐ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ｄ_ｐ（即ち、距離係数α_ｄ）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。

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。

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。

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）。

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ｔ_ｐの計算を開始して（ステップＳ１６）、ステップＳ１１へ戻る。

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ｄ_ｐを算出し（ステップＳ１８）、距離係数α_ｄを更新する（ステップＳ１９）。そして、処理を終了する。

［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。

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。

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。

［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ｄ_ｐは、時刻Ｔ_１から時刻Ｔ_２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ｄ_ｐ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。

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。

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ｄ_ｐ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ｄ_ｐを計算することができる。

［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。

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Ｔ_１から時刻Ｔ_２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ΔＤ_１２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ΔＤ_２３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ΔＤ_３１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。

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。

（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。

（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Ｔ_１から時刻Ｔ_２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。

（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。

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

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距離推定装置。