JP6432116B2 - 車両位置特定装置、車両制御システム、車両位置特定方法、および車両位置特定プログラム - Google Patents
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Description
図1は、各実施形態の車両制御システム100が搭載される車両(以下、自車両Mと称する)の構成要素を示す図である。車両制御システム100が搭載される車両は、例えば、二輪や三輪、四輪等の自動車であり、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関を動力源とした自動車や、電動機を動力源とした電気自動車、内燃機関および電動機を兼ね備えたハイブリッド自動車等を含む。電気自動車は、例えば、二次電池、水素燃料電池、金属燃料電池、アルコール燃料電池等の電池により放電される電力を使用して駆動される。
レーダ30−1および30−4は、例えば、奥行き方向の検出領域が他のレーダよりも広い長距離ミリ波レーダである。また、レーダ30−2、30−3、30−5、30−6は、レーダ30−1および30−4よりも奥行き方向の検出領域が狭い中距離ミリ波レーダである。
図2は、第1の実施形態に係る車両制御システム100を中心とした機能構成図である。自車両Mには、ファインダ20、レーダ30、およびカメラ40などを含む検知デバイスDDと、ナビゲーション装置50と、通信装置55と、車両センサ60と、表示装置62と、スピーカ64と、操作デバイス70と、操作検出センサ72と、切替スイッチ80と、車両制御システム100と、走行駆動力出力装置200と、ステアリング装置210と、ブレーキ装置220とが搭載される。これらの装置や機器は、CAN(Controller Area Network)通信線等の多重通信線やシリアル通信線、無線通信網等によって互いに接続される。なお、特許請求の範囲における車両制御システムは、「車両制御システム100」のみを指しているのではなく、車両制御システム100以外の構成(検知デバイスDDなど)を含んでもよい。
以下、車両制御システム100について説明する。車両制御システム100は、例えば、一以上のプロセッサまたは同等の機能を有するハードウェアにより実現される。車両制御システム100は、CPUなどのプロセッサ、記憶装置、および通信インターフェースが内部バスによって接続されたECU(Electronic Control Unit)、或いはMPU(Micro-Processing Unit)などが組み合わされた構成であってよい。
[モードA]
モードAは、最も自動運転の度合が高いモードである。モードAが実施されている場合、複雑な合流制御など、全ての車両制御が自動的に行われるため、車両乗員は自車両Mの周辺や状態を監視する必要が無い。
[モードB]
モードBは、モードAの次に自動運転の度合が高いモードである。モードBが実施されている場合、原則として全ての車両制御が自動的に行われるが、場面に応じて自車両Mの運転操作が車両乗員に委ねられる。このため、車両乗員は自車両Mの周辺や状態を監視している必要がある。
[モードC]
モードCは、モードBの次に自動運転の度合が高いモードである。モードCが実施されている場合、車両乗員は、場面に応じた切替スイッチ80に対する確認操作を行う必要がある。モードCでは、例えば、車線変更のタイミングが車両乗員に通知され、車両乗員が切替スイッチ80に対して車線変更を指示する操作を行った場合に、自動的な車線変更が行われる。このため、車両乗員は自車両Mの周辺や状態を監視している必要がある。
図12は、ヨー角補正部161の構成の一例である。ヨー角補正部161は、例えば、減算器162と、比例制御部163と、加算器164と、積分制御部165とを備える。減算器162は、ナビゲーション装置50により特定されたヨー角θactから、積分制御部165により出力されたヨー角を差し引いた偏差(以下、ヨー角偏差と称する)を導出する。そして、減算器162は、導出したヨー角偏差を比例制御部163に出力する。
図17は、X方向座標補正部170の構成の一例である。X方向座標補正部170は、例えば、比例制御部171と、加減算器172と、比例制御部173と、第1速度算出部174と、加算器175と、積分制御部176とを備える。
図18は、Y方向座標補正部180の構成の一例である。Y方向座標補正部180は、例えば、比例制御部181と、加減算器182と、比例制御部183と、第2速度算出部184と、加算器185と、積分制御部186とを備える。
以下、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態では、ナビゲーション装置50のGNSS受信機により導出される位置の測位誤差に基づいて、自車位置補正部160における各種比例ゲインKを変更する点で第1の実施形態と相違する。以下、係る相違点を中心に説明する。
以下、第3の実施形態について説明する。図21は、第3の実施形態に係る車両制御システム100Aを中心とした機能構成図である。第3の実施形態において、自車両Mには、例えば、上述した第1および第2の実施形態と同様に、検知デバイスDDと、ナビゲーション装置50と、車両センサ60と、表示装置62と、車両制御システム100Aとが搭載される。第3の実施形態における車両制御システム100Aは、例えば、目標車線決定部110と、自車位置認識部140と、外界認識部142と、自車位置補正部160とを備える。第3の実施形態における車両制御システム100Aは、用途としては、既存のナビゲーションシステムに適用されてもよいし、運転支援装置に適用されてもよいし、第1および第2の実施形態において例示した車両制御システム100等の自動運転装置に適用されてもよい。運転支援装置は、例えば、操舵制御のみを行って走行する車線を維持するように制御したり、速度制御のみを行って前走車両に追従するように制御したり、手動運転時に出力すべき速度や車線変更のタイミングなどを運転者に報知したりするものをいう。
以下、第4の実施形態について説明する。第4の実施形態では、車両制御システム100が、ナビゲーション装置50から地上座標系ΣGで表現された自車両Mの位置情報を取得する代わりに、例えば、他車両と車車間通信を行って、他車両の地上座標系ΣGにおける位置情報を取得してよい。他車両の地上座標系ΣGにおける位置は、例えば、他車両に搭載されたGNSS受信機によって特定されてよい。この場合、第4の実施形態における通信装置55は、「座標取得部」の他の例に相当する。他車両の地上座標系ΣGにおける位置情報が取得された場合、自車位置補正部160は、他車両との車間距離と、他車両の位置とに基づいて、他車両の位置を自車両Mの位置に変換し、この変換した位置を自車両Mの位置座標(Xact、Yact)の代わりに用いることで、補正した自車両Mの位置座標(Xact#、Yact#)を導出してよい。
Claims (11)
- 衛星から到来する電波に基づいて地理座標系において車両の位置を取得する座標取得部と、
前記車両が走行する道路の車線情報を取得し、前記車線上の前記車両の位置を認識する認識部と、
前記座標取得部により取得された位置と、前記認識部により認識された位置との比較に基づいて必要補正量を導出し、前記導出した必要補正量に基づいて、前記座標取得部により取得された位置を補正することで、前記地理座標系において前記車両の位置を特定する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記座標取得部により取得された位置の特定に係る精度が閾値未満の場合、前記座標取得部により取得された位置の重みを大きくすると共に、前記座標取得部により取得された位置の重みを大きくした分、前記認識部により認識された位置の重みを小さくし、
前記精度が閾値以上の場合、前記座標取得部により取得された位置の重みを小さくすると共に、前記座標取得部により取得された位置の重みを小さくした分、前記認識部により認識された位置の重みを大きくし、
前記重みを付けた前記座標取得部により取得された位置および前記認識部により認識された位置に基づいて、前記必要補正量を導出する、
車両位置特定装置。 - 前記認識部は、
前記車両が走行する道路を撮像した画像に含まれる前記道路の区画線を認識すると共に、前記認識した区画線に対する前記車両の相対的な位置を認識し、
前記制御部は、
前記認識部により前記区画線が認識された道路の基準位置と前記座標取得部により取得された位置との第1の偏差、および前記基準位置と前記認識部により認識された位置との第2の偏差を導出し、
前記導出した第1の偏差および第2の偏差の差分に基づいて、前記必要補正量を導出する、
請求項1に記載の車両位置特定装置。 - 前記基準位置は、車線中央であり、
前記第1の偏差は、前記認識部により前記区画線が認識された道路の車線中央から、前記座標取得部により取得された位置までの距離であり、
前記第2の偏差は、前記認識部により前記区画線が認識された道路の車線中央から、前記認識部により認識された位置までの距離である、
請求項2に記載の車両位置特定装置。 - 前記車両が到達すべき将来の目標位置であって、時系列に連続した目標位置を複数含む軌道を、前記座標取得部により取得された位置から前記車両の進行方向に向けて生成する軌道生成部を更に備え、
前記制御部は、
前記軌道生成部により生成された前記軌道に含まれる目標位置のうち所定の目標位置と前記座標取得部により取得された位置との第1の偏差、および前記所定の目標位置と前記認識部により認識された位置との第2の偏差を導出し、
前記導出した第1の偏差および第2の偏差の差分に基づいて、前記必要補正量を導出する、
請求項1に記載の車両位置特定装置。 - 前記認識部は、
前記車両が走行する道路を撮像した画像に含まれる前記道路の区画線を認識すると共に、前記認識した区画線に対する前記車両の相対的な位置を認識し、
前記第1の偏差は、前記認識部により前記区画線が認識された道路の車線中央から前記所定の目標位置までの距離と、前記認識部により前記区画線が認識された道路の車線中央から前記座標取得部により取得された位置までの距離とを合わせた距離であり、
前記第2の偏差は、前記所定の目標位置から、前記認識部により認識された位置までの距離である、
請求項4に記載の車両位置特定装置。 - 前記制御部は、前記座標取得部により取得された位置から前記車両が所定時間または所定距離走行した場合に要する移動量を、前記必要補正量として導出する、
請求項1から5のうちいずれか1項に記載の車両位置特定装置。 - 前記制御部は、前記補正した位置から前記車両が所定時間または所定距離走行した場合に要する移動量を前記必要補正量として導出した後、前記導出した移動量で前記補正した位置をさらに補正することを繰り返し実行する、
請求項6に記載の車両位置特定装置。 - 前記移動量は、前記車両の進行方向の移動量と、前記車両の車幅方向の移動量と、前記車両のヨー角方向の回転移動量とのうち一部または全部を含む、
請求項6または7に記載の車両位置特定装置。 - 地理座標系において車両の位置を取得する座標取得部と、
前記車両が走行する道路の車線情報を取得し、前記車線上の前記車両の位置を認識する認識部と、
前記車両が到達すべき将来の目標位置であって、時系列に連続した目標位置を複数含む軌道を、前記座標取得部により取得された位置から前記車両の進行方向に向けて生成する軌道生成部と、
前記軌道生成部により生成された軌道に基づいて、前記車両の速度制御と操舵制御とのうち少なくとも一方を自動的に行う自動運転制御部と、
前記座標取得部により取得された位置と、前記認識部により認識された位置および前記軌道生成部により生成された前記軌道に含まれる目標位置の一方または双方とに基づいて必要補正量を導出し、前記導出した必要補正量に基づいて、前記座標取得部により取得された位置を補正することで、前記地理座標系において前記車両の位置を特定する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記座標取得部により取得された位置の特定に係る精度が閾値未満の場合、前記座標取得部により取得された位置の重みを大きくすると共に、前記座標取得部により取得された位置の重みを大きくした分、前記認識部により認識された位置の重みを小さくし、
前記精度が閾値以上の場合、前記座標取得部により取得された位置の重みを小さくすると共に、前記座標取得部により取得された位置の重みを小さくした分、前記認識部により認識された位置の重みを大きくし、
前記重みを付けた前記座標取得部により取得された位置および前記認識部により認識された位置に基づいて、前記必要補正量を導出する、
車両制御システム。 - 車載コンピュータが、
衛星から到来する電波に基づいて地理座標系において車両の位置を取得し、
前記車両が走行する道路の車線情報を取得し、
前記車線上の前記車両の位置を認識し、
前記取得した位置と、前記認識した位置との比較に基づいて必要補正量を導出し、
前記導出した必要補正量に基づいて、前記取得した位置を補正することで、前記地理座標系において前記車両の位置を特定し、
前記取得した位置の特定に係る精度が閾値未満の場合、前記取得した位置の重みを大きくすると共に、前記取得した位置の重みを大きくした分、前記認識した位置の重みを小さくし、
前記精度が閾値以上の場合、前記取得した位置の重みを小さくすると共に、前記取得した位置の重みを小さくした分、前記認識した位置の重みを大きくし、
前記重みを付けた前記取得した位置および前記認識した位置に基づいて、前記必要補正量を導出する、
車両位置特定方法。 - 車載コンピュータに、
衛星から到来する電波に基づいて地理座標系において車両の位置を取得させ、
前記車両が走行する道路の車線情報を取得させ、
前記車線上の前記車両の位置を認識させ、
前記取得した位置と、前記認識した位置との比較に基づいて必要補正量を導出させ、
前記導出した必要補正量に基づいて、前記取得した位置を補正させることで、前記地理座標系において前記車両の位置を特定させ、
前記取得した位置の特定に係る精度が閾値未満の場合、前記取得した位置の重みを大きくさせると共に、前記取得した位置の重みを大きくさせた分、前記認識した位置の重みを小さくさせ、
前記精度が閾値以上の場合、前記取得した位置の重みを小さくさせると共に、前記取得した位置の重みを小さくさせた分、前記認識した位置の重みを大きくさせ、
前記重みを付けた前記取得した位置および前記認識した位置に基づいて、前記必要補正量を導出させる、
車両位置特定プログラム。
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