JP6925428B2 - 測定装置、測定方法、及び、プログラム - Google Patents
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Description
[概要説明]
従来のカーナビゲーション装置においては、ジャイロセンサや加速度センサなどの自律センサの出力に基づいてロール角、ピッチ角などの姿勢角を推定し、GPS測位情報や地図情報を使用して姿勢角の補正を行っている。しかし、車両の姿勢は、道路形状と必ずしも一致せず、乗員の位置や動き、車両の加減速状態などにより変化するため、GPS測位情報や地図情報のみでは、姿勢角を精度良く補正することができない場合が多い。
図1(A)は、車両を中心としたボディ座標系を示す。原点に車両が存在するとし、車両の進行方向をx軸、車両の左右方向をy軸、車両の上下方向をz軸と規定する。ここで、x軸回りの角度は車両の「ロール角」と呼ばれ、y軸回りの角度は車両の「ピッチ角」と呼ばれ、z軸回りの角度は車両の「ヨー角」と呼ばれる。以下、ロール角、ピッチ角、ヨー角をまとめて車両の「姿勢角」と呼ぶ。
(姿勢角の算出方法)
次に、ライダによる計測値を用いて姿勢角を算出する具体的な方法について説明する。なお、以下ではワールド座標系のYZ平面においてロール角を算出する例を説明するが、同様の方法により、XZ平面においてピッチ角を算出することができ、XY平面においてヨー角を算出することができる。第1実施例では、2つの方法により、姿勢角を算出することができる。
第1の方法は、1つの地物における2つの基準点の地図座標を利用する。なお、「基準点」とは、姿勢角の算出に用いられる、地物における点である。図2は、第1の方法により、ライダによる計測値を用いて車両のロール角を算出する方法を示す。この方法では、車両の姿勢が水平ではない(ロール角≠0)場合に、地物Aを、その実際の設置角度に加えて車両の姿勢角分だけさらに傾いているものとして計測する。
第2の方法は、1つの地物における1つの基準点の地図座標と、別の地物における1つの基準点の地図座標とを利用する。図4は、第2の方法により、ライダによる計測値を用いて車両のロール角を算出する方法を示す。この方法でも、車両の姿勢が水平ではない(ロール角≠0)場合に、地物A、Bを、その実際の設置角度に加えて車両の姿勢角の分だけさらに傾いているものとして計測する。
図5は、第1実施例に係る測定装置の構成を示す。測定装置10は、ライダ11と、自律センサ12と、地図DB13と、制御部14と、補正部15とを備える。
次に、第1実施例に係る姿勢角補正処理について説明する。図6は、姿勢角補正処理のフローチャートである。この処理は、測定装置10により実行される。
上記の姿勢角補正処理では、ライダ11により地物を検出し、その地物における2つの基準点の地図座標を地図DB13から取得している。しかし、車両が既知の所定位置に停車したときなどには、そのときに検出される地物は既知であるので、ライダ11により毎回計測をしなくても地物の基準点の地図座標を取得することができる。例えば、図7に示すように、車両30が自宅の駐車場などの所定位置Pxに停車したとき、車両の前方には壁や弊などの地物32が存在すると仮定する。この場合には、ライダ11により計測を行うことなく、車両の自車位置が駐車場の所定位置Pxと一致したときに、地物32の基準点P1、P2の地図座標を地図DB13から読み出すようにすればよい。これにより、例えば運転手が毎日車両に乗車したときに、上記の姿勢角補正処理を実行し、自律センサにより得られる姿勢角を補正することができる。
次に、第2実施例について説明する。第2実施例では、地図座標を利用せず、1つ又は複数の地物における2つの基準点の異なる時刻における計測座標を利用する。即ち、ある時刻における2つの基準点の計測座標と、別の時刻における同じ2つの基準点の計測座標とを用いて姿勢角の変化量を算出する。
φt+1=φt+Δφ
と求めることができる。
図9は、第2実施例に係る測定装置の構成を示す。測定装置20は、ライダ21と、自律センサ22と、制御部24と、補正部25とを備える。図示のように、第2実施例に係る測定装置20は、第1実施例に係る測定装置10と比較して、地図DB13を有しない点以外は同一である。よって、各構成要素についての説明は省略する。
次に、第2実施例に係る姿勢角補正処理について説明する。図10は、姿勢角補正処理のフローチャートである。この処理は、測定装置20により実行される。
以下、上記の実施例についての各種の変形例について説明する。以下の変形例は、適宜組み合わせて適用することができる。
第1実施例の第1の方法では、地物の基準点として地物の下辺の2つの端点を用いている。この場合、地物の典型例としては道路標識看板などが挙げられ、その下辺の2つの端点を用いることができる。但し、三角形や四角形の道路標識看板の場合には、下辺に限らず他の辺の2つの端点を用いてもよい。また、地図座標が用意されていれば、地物の外周上に存在する点に限らず、地物の内側に存在する点を用いてもよい。第2実施例において1つの地物における2つの基準点を用いる場合も同様である。
地物の計測に用いるライダは、典型的には図11(A)に示すように、車両30の上下方向(Z方向)に延びる円筒状のスキャンエリア31aを有するため、YZ平面上でロール角を求める場合、及び、XZ平面上でピッチ角を求める場合に適している。しかし、例えば、図11(B)に示すように球状のスキャンエリア31bを有するライダや、図11(C)に示すように車両の進行方向(X方向)に延びる円筒状のスキャンエリア31cを有するライダを用いて車両の上下方向に存在する地物の基準点、例えば高架の床や道路の白線を計測すれば、XY平面上でのヨー角の算出も適切に行うことができる。
上記の実施例では、外界センサとしてライダを用いているが、本発明の適用はこれには限られず、カメラなどの他の外界センサを用いても良い。
第1実施例においては地図DB中の地図情報から地物の基準点の地図座標を取得しているが、地図DB自体のデータ構造は特定のものに限定されるものではない。即ち、基準点の地図座標を取得可能であれば、各種のデータ構造の地図情報を利用することができる。
11、21 ライダ
12、22 自律センサ
13 地図データベース
14、24 制御部
15、25 補正部
Claims (10)
- 移動体に搭載される測定装置であって、
前記移動体が所定位置にあるときに、前記移動体の前方に存在する所定の地物の2つの基準点の地図座標セットを地図情報から取得する第1取得部と、
前記移動体が前記所定位置にあるときに、地物検出部により前記所定の地物を検知し、前記所定の地物の前記2つの基準点の計測座標セットを取得する第2取得部と、
前記第1取得部が取得した前記地図座標セットと前記第2取得部が取得した前記計測座標セットに基づいて、前記地物検知部の姿勢角を算出する算出部と、
を備え、
前記第1取得部は、前記所定位置における1回目の姿勢角測定時には、前記所定位置に対応付けて前記所定の地物を記憶し、前記所定位置における2回目以降の姿勢角測定時には、記憶されている前記所定の地物の2つの基準点の地図座標セットを地図情報から取得することを特徴とする測定装置。 - 前記地物検知部は、前記移動体に搭載され、当該移動体の現在位置を基準とした地物の距離及び方向を検出することを特徴とする請求項1に記載の測定装置。
- 前記第2取得部は、前記地物の距離及び方向に基づき、前記計測座標セットを算出することを特徴とする請求項2に記載の測定装置。
- 前記算出部は、前記地図座標セットが示す前記2つの基準点の座標と、前記計測座標セットが示す前記2つの基準点の座標とのずれ量に基づいて前記姿勢角を算出することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の測定装置。
- 前記算出部が算出した姿勢角に基づいて、自律センサの出力に基づいて算出された前記移動体の姿勢角を補正する補正部を備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の測定装置。
- 前記姿勢角は、ロール角、ピッチ角及びヨー角の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の測定装置。
- 前記地物検知部はライダであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の測定装置。
- 移動体に搭載される測定装置によって実行される測定方法であって、
前記移動体が所定位置にあるときに、前記移動体の前方に存在する所定の地物の2つの基準点の地図座標セットを地図情報から取得する第1取得工程と、
前記移動体が前記所定位置にあるときに、地物検出部により前記所定の地物を検知し、前記所定の地物の前記2つの基準点の計測座標セットを取得する第2取得工程と、
前記第1取得工程が取得した前記地図座標セットと前記第2取得工程が取得した前記計測座標セットに基づいて、前記地物検知部の姿勢角を算出する算出工程と、
を備え、
前記第1取得工程は、前記所定位置における1回目の姿勢角測定時には、前記所定位置に対応付けて前記所定の地物を記憶し、前記所定位置における2回目以降の姿勢角測定時には、記憶されている前記所定の地物の2つの基準点の地図座標セットを地図情報から取得することを特徴とする測定方法。 - 移動体に搭載され、コンピュータを備える測定装置によって実行されるプログラムであって、
前記移動体が所定位置にあるときに、前記移動体の前方に存在する所定の地物の2つの基準点の地図座標セットを地図情報から取得する第1取得部、
前記移動体が前記所定位置にあるときに、地物検出部により前記所定の地物を検知し、前記所定の地物の前記2つの基準点の計測座標セットを取得する第2取得部、
前記第1取得部が取得した前記地図座標セットと前記第2取得部が取得した前記計測座標セットに基づいて、前記地物検知部の姿勢角を算出する算出部、
として前記コンピュータを機能させ、
前記第1取得部は、前記所定位置における1回目の姿勢角測定時には、前記所定位置に対応付けて前記所定の地物を記憶し、前記所定位置における2回目以降の姿勢角測定時には、記憶されている前記所定の地物の2つの基準点の地図座標セットを地図情報から取得することを特徴とするプログラム。 - 請求項9に記載のプログラムを記憶した記憶媒体。
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