JP6738656B2

JP6738656B2 - 自車位置推定装置

Info

Publication number: JP6738656B2
Application number: JP2016117583A
Authority: JP
Inventors: 正史斉藤
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2016-06-14
Filing date: 2016-06-14
Publication date: 2020-08-12
Anticipated expiration: 2036-06-14
Also published as: JP2017223483A

Description

本発明は、測位信号に基ついて自車両の位置を推定する自車位置推定装置に関する。

GNSS衛星からの測位信号は、自ユニットが正常にもかかわらず、自車両の周辺物によりマルチパスが発生した場合など、測位信号の偏差が大きくなる傾向があり、測位信号の確からしさを高精度に判定する方法が必要であった。

特開２０１６−２０８１２号公報

前述した特許文献１に記載の技術は、2つのGNSS(特許文献中ではGPSと記載)アンテナを用いているが、自車周囲環境によるマルチパスが発生した場合については、当該２つのGNSSアンテナが共に影響を受ける事が想定される。また、2つの異なるGNSSアンテナの使用を前提とする為、車両内における設置場所の確保、互いのアンテナによる電波干渉、および、受信感度低下の懸念も想定され得る。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、GNSS衛星からの測位信号に基ついて自車両の位置を高精度に推定し、かつ、推定結果の確からしさを出力する自車位置推定装置を提供することである。

上記課題を解決する本発明の自車位置推定装置は、１つのGNSSアンテナを用い、その測位状態の確からしさを高精度に推定する為、自ユニット内のセンサ信号や車両から得られる情報を利用する技術を提供する。具体的には、GNSS衛星補足状態および自装置内に実装されたセンサのセンサ情報により、自車位置推定結果の確からしさを出力する事を特徴とする。

本発明によれば、GNSS衛星からの測位信号に基ついて自車両の位置を高精度に推定し、かつ、推定結果の確からしさを出力することができる。
本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

自車位置推定装置のブロック図および周辺システムの結線を示す図。自車両の走行レーンを変更する動作を示す図。測位信号の変動が大きい場合に自車位置の誤検知を示す図。自車位置情報の確定処理を示すフローチャート。

以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
図１は、自車位置推定装置のブロック図および周辺システムの結線を示す図である。
図１に示す自車位置推定装置１０４（以下自ユニット１０４）は、車両（図示せず）に搭載された１つのGNSSアンテナ１０１から測位信号を処理するGNSS処理部１０２、２つの互いに独立した加速度検出センサ（１１２および１１４）、２つの互いに独立した角速度検出センサ（１１１、１１３）、マイコン１１０、電源および通信部１０９、メモリ１０３から構成される。

また、自装置である自ユニット１０４はCAN（ControllerAreaNetwork）等の車両通信インターフェースを介してカメラユニット１０５や他制御装置１０７、ステアリング角度検出部１０８と接続される。

ここで、カメラ１０６およびカメラユニット１０５は、道路上に描かれた白線情報（センサ情報）を認識する機能を有する事を前提とする。また、ステアリング角度検出部は車両のハンドルの操舵角度（センサ情報）を検出する機能を有する事を前提とする。加速検出センサ１１２、１１４と角速度検出センサ１１１、１１３は、車両の所定方向における加速度と角速度（センサ情報）を検出する。

図２は、自車両の走行レーンを変更する動作を示す図である。図２には、左側路肩２０１、左端白線２０２、中央白線２０３、右端白線２０４、中央分離帯２０５、他車両２０６、走行レーン変更後の自車推定位置２０７、走行レーン変更前の自車位置２０８、緊急車両通行帯２０９、左レーン２１０、右レーン２１１が示されている。

図２を参照し、ここでは自車両２０８の前方に他車両２０６が走行しており、自車両２０８が追い越し車線に車線変更し、他車両２０６を追い越しする場合を説明する。自ユニット１０４によって、自車走行レーンが左レーン２１０であり、かつ右レーン２１１上に他車両含む障害物が居なく安全と判断された場合、他制御装置１０７は左レーン２１０から右レーン２１１への車線変更処理を実行する。

図３は、測位信号の変動が大きい場合に自車位置の誤検知を示す図である。図３には、他車両２０６、実際の自車両の位置３０１、GNSS測位信号の変動３０２、GNSS測位信号の変動３０２に基づいて自ユニットが誤検知した自車両の位置３０３が示されている。ここでは、実際には自車両は右レーンを走行しているが、GNSS測位信号のマルチパスの影響等により、GNSS測位信号に変動が発生し、自車両の走行レーンを左レーンと誤検知する可能性を図示している。

図４は、自車位置情報の確定処理を示すフローチャートである。
図４の自車位置情報の確定処理４０１では、GNSS衛星補足状態および自ユニット内に実装されたセンサのセンサ情報により、自車位置推定結果の確からしさを出力する処理が行われる。センサ情報には、例えばカメラ１０６で検出した白線認識の情報や、加速度検出センサ１１２、１１４で検出した加速度情報や、角速度検出センサ１１１、１１３で検出した角速度情報が含まれている。ここでは、最初にGNSS衛星の捕捉状態を判定し（４０２）、判定結果が良好の場合には、各種センサの検出状態を判定する処理（４０３以降の処理）に移行する。

まず、GNSS衛星補足状態を判定する（４０２）。ここでは、１つのGNSSアンテナ１０１から得られる測位信号を元に、GNSS処理部１０２にて衛星捕捉数や受信感度を算出する。そして、あらかじめ定められた判定閾値を比較する事により、GNSS衛星の補足状態が良好かそれ以外かを判別する。

GNSS衛星の補足状態が良好以外と判別された場合（４０２でＮＯ）、トンネル内や遮蔽物によりGNSS測位信号が十分な確度にて受信できていない可能性があり、この為、自車位置情報を不定（４０７）とし、他制御装置１０７に送信する。他制御装置１０７では、自車位置情報が不定の場合、その情報を車両の制御に使用しないなどの、フェールセール処理を実行する。

一方、GNSS衛星の補足状態が良好と判別された場合（４０２でＹＥＳ）、次処理として、カメラ１０６による白線認識結果の判定処理４０３を実行する。ここでは、カメラ１０６により認識した走行道路の白線情報をセンサ情報として用い、自車位置情報が不定であるか否かが判断される。例えば、カメラ１０６による白線認識結果の判定処理４０３にて、白線位置の変動量小以外と判定された場合（４０３でＮＯ）、逆光による路面の反射、白線のかすれ・消え等による白線の誤認識の可能性があり、この為、自車位置情報を不定（４０７）とし、他制御装置１０７に送信する。他制御装置１０７では、自車位置情報が不定の場合、その情報を車両の制御に使用しないなどの、フェールセール処理を実行する。

一方、カメラ１０６による白線認識結果の判定処理４０３にて、白線位置の変動量小と判定された場合（４０３でＹＥＳ）、次処理として、加速度・角速度の安定性判定処理４０４を実行する。ここでは、加速度検出センサ１１２、１１４あるいは角速度センサ１１１、１１３により検出された車両の加速度・角速度の情報をセンサ情報として用い、自車位置情報が不定であるか否かが判断される。例えば、加速度・角速度の安定性判定処理４０４にて異常変動無し以外と判定された場合（４０４でＮＯ）、加速度検出センサ（１１２および１１４）、角速度検出センサ（１１１、１１３）速度センサのいずれかに安定性がなく、異常変動が発生しており、素子の短絡（ショート）や開放（オープン）故障が想定される。この為、自車位置情報を不定（４０７）とし、他制御装置１０７に送信する。他制御装置１０７では、自車位置情報が不定の場合、その情報を車両の制御に使用しないなどの、フェールセール処理を実行する。

一方、加速度・角速度の安定性判定処理４０４にて異常変動無しと判定された場合（４０４でＹＥＳ）、次処理として、冗長化された加速度・角速度センサの一致性判定処理４０５を実行する。ここでも、加速度検出センサ１１２、１１４あるいは角速度センサ１１１、１１３により検出された車両の加速度・角速度の情報をセンサ情報として用い、自車位置情報が不定であるか否かが判断される。例えば、冗長化された加速度・角速度センサの一致性判定処理４０５にて、偏差量小以外と判定された場合（４０５でＮＯ）、加速度検出センサ（１１２および１１４）と、角速度検出センサ（１１１、１１３）速度センサの検出結果に一致性がなく、いずれかに、短絡や開放の様な明らかな異常出力ではないが、誤差が増大しており、本来の出力とは異なる値を出力するなど、正しくセンサとして機能していない可能性が想定される。この為、自車位置情報を不定（４０７）とし、他制御装置１０７に送信する。他制御装置１０７では、自車位置情報が不定の場合、その情報を車両の制御に使用しないなどの、フェールセール処理を実行する。

一方、冗長化された加速度・角速度センサの一致性判定処理４０５にて、偏差量小と判定された場合（４０５でＹＥＳ）、各センサは正常に動作していると判定し、自車位置情報を確定とし（４０６）、他制御装置１０７に送信する。他制御装置１０７では、自車位置情報が確定した場合に限り、車両の走行制御等にその情報を適用する。
本発明によれば、GNSS衛星補足状態および自ユニット内に実装されたセンサ情報により、測位信号に基づいて自車両の位置を高精度に推定し、かつ、推定結果の確からしさを出力することができる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１０１ GNSSアンテナ
１０２ GNSS処理部
１０３メモリ
１０４自車位置推定装置
１０５カメラユニット
１０６カメラ
１０７他制御装置
１０８ステアリング角度検出部

Claims

GNSSアンテナから得られる測位信号に基づいて、GNSS衛星捕捉数と受信感度を算出し、予め設定された判定閾値と前記衛星捕捉数と前記受信感度を比較することによってGNSS衛星捕捉状態が良好であるか否かを判断するGNSS衛星捕捉状態判断部と、
自装置内に実装されたセンサのセンサ情報の認識結果が良好であるか判断するセンサ情報認識結果判断部と、
前記GNSS衛星捕捉状態判断部と前記センサ情報認識結果判断部の出力に基づき、自車位置情報の確からしさを判定する自車位置情報確定処理部を備える自車位置推定装置であって、
前記自車位置情報確定処理部は、
前記GNSS衛星捕捉状態判断部において前記GNSS衛星捕捉状態が良好でないと判断された場合には、自車位置情報が不定であるとの情報を、自車制御装置へ送信し、
前記自車制御装置は前記自車位置情報を自車の制御に使用しないようにし、
前記センサ情報の認識結果の判断は、
カメラの白線認識により白線位置の変動量が閾値よりも小さいと判定され、かつ、
加速度・角速度センサの安定性判断により異常変動の発生なしと判定され、かつ、
冗長化された加速度・角速度センサの一致性判定により偏差量が閾値よりも小さいと判定された場合に、自車位置情報を確定とすることを特徴とする自車位置推定装置。
請求項１に記載の自車位置推定装置において、
前記GNSS衛星捕捉状態判断部において、前記GNSS衛星捕捉状態が良好であると判断され、かつ、
前記センサ情報認識結果判断部において前記センサの前記センサ情報の認識結果が良好であると判断された場合に、自車位置情報を確定とすることを特徴とする自車位置推定装置。