JPWO2020031295A1 - 自己位置推定方法及び自己位置推定装置 - Google Patents
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Abstract
Description
このため、同じ道路種別の異なる道路が異なる高度にそれぞれ存在している場合、これらの2次元位置が近接すると、いずれの道路に車両が存在しているか判断できなくなることがある。
本発明は、異なる高度に存在する道路のいずれに車両が存在しているのかの判断を可能にすることを目的とする。
本発明の目的及び利点は、特許請求の範囲に示した要素及びその組合せを用いて具現化され達成される。前述の一般的な記述及び以下の詳細な記述の両方は、単なる例示及び説明であり、特許請求の範囲のように本発明を限定するものでないと解するべきである。
(構成)
図1を参照する。運転支援装置1は、運転支援装置1を搭載する車両(以下、「車両」と表記する)の周囲の走行環境に基づいて、運転者が関与せずに車両を自動で運転する自動運転制御や、運転者による車両の運転を支援する運転支援制御を行う。
運転支援制御には、自動操舵や、自動ブレーキ、定速走行制御、車線維持制御などの走行制御のほか、運転者に操舵操作や減速操作を促すメッセージを出力することを含んでよい。
測距装置12は、例えば、レーザレンジファインダ(LRF:Laser Range-Finder)やレーダであってよい。
カメラ11と測距装置12は、検出した周囲環境の情報である周囲環境情報をECU8及びナビゲーションシステム7へ出力する。
車輪速センサ13は、車両の車輪速を検出する。ジャイロセンサ14は、車両のピッチ角速度、ロール角速度及びヨー角速度を検出する。車輪速センサ13とジャイロセンサ14は、検出した走行状態の情報である走行状態情報をECU8及びナビゲーションシステム7へ出力する。
道路地図データは、さらに道路種別、道路の勾配、車線数、法定速度(制限速度)、道幅、合流地点の有無等に関する情報を含んでもよい。道路種別には、例えば一般道路と高速道路が含んでよい。
地図データベース6は、ECU8及びナビゲーションシステム7から参照される。
外部センサ3と、内部センサ4と、測位装置5と、地図データベース6と、ECU8は、実施形態に係る自己位置推定装置2を形成する。
記憶装置16は、半導体記憶装置、磁気記憶装置及び光学記憶装置を備えてよい。記憶装置16は、レジスタ、キャッシュメモリ、主記憶装置として使用されるROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等のメモリを含んでよい。
なお、汎用の半導体集積回路中に設定される機能的な論理回路でECU8を実現してもよい。例えば、ECU8はフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA:Field-Programmable Gate Array)等のプログラマブル・ロジック・デバイス(PLD:Programmable Logic Device)等を有していてもよい。
HMI9は、例えば、ナビゲーションシステム7に対する乗員による目的地の入力操作を受け付けてよい。例えばHMI9は、ナビゲーションシステム7による運転案内や、車両周囲の道路地図データに基づく道路案内情報を出力してよい。
アクチュエータ10は、ステアリングアクチュエータ17と、アクセル開度アクチュエータ18と、ブレーキ制御アクチュエータ19を備える。
ステアリングアクチュエータ17は、車両のステアリングの操舵方向及び操舵量を制御する。アクセル開度アクチュエータ18は、車両のアクセル開度を制御する。ブレーキ制御アクチュエータ19は、車両のブレーキ装置の制動動作を制御する。
高度を含んだ自己位置を推定するために、3次元空間(例えば緯度、経度及び高度)上でマップマッチングを行うことが考えられるが、3次元マップマッチングは計算コストが高くなる。このため、3次元マップマッチングを行わずに高度を含んだ自己位置を推定できることが好ましい。自己位置の推定技術としては、車輪速と角速度に基づくデッドレコニングが知られている。
そこで運転支援装置1は、道路21に設けられた車両20の周辺の標識23の高度情報を地図データベースから取得し、標識23の高度情報に基づいて車両20の高度を推定する。
ECU8は、地図データベース6から取得した高度情報に基づいて、車両20の高度を推定する。例えば、地図データベース6から取得した高度情報が示す高度を車両20の高度と推定する。
また、3次元マップマッチングを行わずに高度を推定できるため、計算コストを抑えることができる。
なお、図2に示すように、車両20が存在する道路21と異なる高度に存在する道路22にも標識24が設けられている。しかし標識24は、道路構造物により道路21上の車両20から遮蔽されているので、外部センサ3で標識24を検出できない。したがって、道路21と異なる道路22に設けられた標識24の高度情報に基づいて、誤って車両20の高度を推定することはない。よって、標識の高度情報は、高度を示す数値でなくてもよく、近接しているどの道路に設置されているか、を示す情報を取得するようにしても良い。例えば、標識23を検出した場合には、設置場所が道路21であるとの情報を取得し、近接している道路のうち、高度が高い側の道路を車両20が走行していると判断できる。一方、標識24を検出した場合には、設置場所が道路22であるとの情報を取得し、近接している道路のうち、高度が低い側の道路を車両20が走行していると判断できる。
自己位置推定部30は、デッドレコニング部40と、マップマッチング部41と、標識検出部42と、座標算出部43と、高度情報取得部44を備える。
デッドレコニング部40は、算出した予測位置をマップマッチング部41へ出力する。
なお、以下の説明では、地図データベース6で使用する2次元座標系が、緯度及び経度を用いて座標を表現する地理座標系である例を説明するが、これに限らず、平面直角座標系や極座標系など他の座標系を使用してもよい。
マップマッチング部41は、地物や白線の2次元座標を地図データベース6と2次元マップマッチングによりマッチングし、緯度、経度、方位角のそれぞれについて、車両位置のマッピング補正値を算出する。
マップマッチング部41は、車両の現在位置の推定値を、座標算出部43と目標軌道設定部31へ出力する。
標識検出部42は、標識の相対位置を座標算出部43へ出力する。
図4に示すように、標識の緯度を「TS_B[rad]」と表記し、経度を「TS_L[rad]」と表記する。
マップマッチング部41により取得された車両の現在位置の推定値の緯度を「V_B[rad]」と表記し、経度を「V_L[rad]」と表記し、車両の前方方向の方位角を「θ」[rad])と表記する。
TS_B=V_B+(TS_X*sinθ+TS_Y*cosθ)/M ・・・(1)
TS_L=V_L+(TS_X*cosθ−TS_Y*sinθ)/(N*cos(V_B)) ・・・(2)
ここで、Mは子午線曲率半径[m]であり,Nは緯度V_Bにおける卯酉線曲率半径[m]である。
座標算出部43は、標識の2次元座標(TS_B[rad],TS_L[rad])の推定値を高度情報取得部44へ出力する。
座標算出部43が算出した2次元座標(TS_B[rad],TS_L[rad])とマッチする2次元座標情報を有する標識が地図データベース6に存在する場合、高度情報取得部44は、マッチした標識の座標情報(緯度TS_M_B[rad],経度TS_M_L[rad],高度TS_M_H[m])を地図データベース6から取得する。
また、標識の高度情報(TS_M_H[m])は、標識の設置地点の地面(すなわち根元)の高度情報であってもよく、標識の標識板の高度情報であってもよい。
高度情報取得部44は、車両の高度が地図データベース6から取得した標識の高度情報が示す高度であると推定する。高度情報取得部44は、異なる時刻に複数回取得した標識の高度情報に基づきカルマンフィルタを用いて車両の高度の推定を更新してもよい。
高度情報取得部44は、推定した車両の高度をデッドレコニング部40と目標軌道設定部31へ出力する。
デッドレコニング部40は、車両が所定距離走行する度に、高度情報取得部44が推定した高度に応じて、デッドレコニングにより算出した車両の高度の予測値を訂正してもよい。これにより、走行距離に応じて蓄積するデッドレコニングの誤差を効率的に訂正できる。
このとき目標軌道設定部31は、マップマッチング部41が推定した車両の現在位置の2次元座標と、高度情報取得部44が推定した車両の高度に基づいて、車両が存在する道路を判別する。例えば目標軌道設定部31は、車両の現在位置の2次元座標に高度の異なる複数道路が存在する場合、高度情報取得部44が推定した車両の高度に基づいて、これらの複数道路のどちらに車両が存在しているか判別する。
目標軌道設定部31は、車両が存在する道路上を、ナビゲーションシステム7が生成した経路に従って走行する目標走行軌道を設定する。
走行制御部32は、目標軌道設定部31が生成した走行軌道を車両が走行するようにアクチュエータ10を駆動して、車両の操舵機構、加速機構及び制動機構を操作することにより、車両の自動運転制御や運転支援制御を行う。
次に、図5を参照して実施形態の運転支援方法の一例を説明する。
ステップS1において図3の自己位置推定部30は、車両の現在位置を推定する自己位置推定処理を実行する。
ステップS10においてデッドレコニング部40は、内部センサ4により検出した車輪速、ピッチ角速度、ロール角速度、及びヨー角速度に基づくデッドレコニングにより、現時刻の車両の予測位置(緯度、経度、高度及び方位角)を算出する。
ステップS11においてマップマッチング部41は、外部センサ3で検出した車両周囲の地物の相対位置や白線の相対位置と、デッドレコニング部40で算出された車両の予測位置と、地図データベース6に基づいて、2次元マップマッチングにより車両の現在位置の推定値を算出する。
ステップS13において座標算出部43は、地図座標系上の標識の2次元座標の推定値(TS_B[rad],TS_L[rad])を算出する。
2次元座標(TS_B[rad],TS_L[rad])とマッチする標識が地図データベース6に存在する場合(ステップS14:Y)に処理はステップS15へ進む。
ステップS16においてデッドレコニング部40は、デッドレコニングにより算出した車両の高度の予測値を、高度情報取得部44が推定した高度に訂正する。その後に自己位置推定処理S1が終了する。
車両の現在位置の2次元座標に高度の異なる複数道路が存在する場合、高度情報取得部44が推定した車両の高度に基づいて、これらの複数道路のどちらに車両が存在しているか判別する。なお、車両の高度情報は、車両の現在位置の2次元座標に高度の異なる複数道路のどちらに車両が存在しているか、判別できる情報であればよい。例えば、車両が検出した標識が、異なる複数道路にそれぞれ設置されている標識のうち、どの道路に設置されている標識に合致したか、という情報であってもよい。
このとき目標軌道設定部31は、ステップS2において判別した車両が存在する道路を、ナビゲーションシステム7が生成した経路に従って走行する目標走行軌道を設定する。
(1)標識検出部42は、車両の周辺の標識を検出する。デッドレコニング部40とマップマッチング部41は、車両の現在位置を判断する。座標算出部43と高度情報取得部44は、検出した標識の車両に対する相対位置と現在位置とに基づいて、地図データベース6から、検出した標識の高度情報を取得して、この高度情報に応じて車両の高度を推定する。
これにより、車両の高度を推定することができるため、異なる高度に存在する道路のいずれに車両が存在しているのかの判断が可能になる。
特に、地図データベース6に記録された標識23の座標情報に基づいて高度を推定するので、同じ道路種別の道路が異なる高度にそれぞれ存在し、これらの2次元位置が近接していても、車両20の高度を正しく推定できる。
これにより、道路周辺に存在する標識の2次元座標情報と高度情報とが記録された地図データベース6から、車両周辺で検出した標識の高度情報を適切に取得できる。
すなわち、2次元マップマッチングにより現在位置の2次元座標を算出し、地図データベース6に記録された標識23の座標情報に基づいて車両の高度を推定する。このため、3次元マップマッチングを行わずに高度を含んだ自己位置を推定できるため、計算コストを抑えることができる。
これにより、計測誤差に起因する高度の誤差が蓄積するのを回避できる。
これにより、走行距離に応じて蓄積するデッドレコニングの誤差を効率的に訂正することが可能になる。
Claims (7)
- 車両の周辺の標識を検出し、
前記車両の現在位置を判断し、
検出した前記標識の前記車両に対する相対位置と前記現在位置とに基づいて、道路周辺に存在する標識の2次元座標情報と高度情報とが記録された地図データから、検出した前記標識の高度情報を取得し、
前記地図データから取得した前記高度情報に応じて前記車両の高度を推定する、
ことを特徴とする自己位置推定方法。 - 前記地図データの座標系上の前記現在位置の2次元座標を判断し、
検出した前記標識の前記相対位置と前記現在位置の2次元座標とに基づいて、検出した前記標識の前記座標系上の2次元座標を算出し、
検出した前記標識の2次元座標に対応する2次元座標情報を有する標識の高度情報を、前記地図データから、検出した前記標識の高度情報として取得する、
ことを特徴とする請求項1に記載の自己位置推定方法。 - 前記現在位置の前記座標系上の2次元座標を2次元マップマッチングにより算出することを特徴とする請求項2に記載の自己位置推定方法。
- デッドレコニングにより算出した前記車両の高度の推定値を、前記地図データから取得した前記高度情報に応じて訂正することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の自己位置推定方法。
- 前記車両が所定距離走行する度に、前記地図データから取得した前記高度情報に応じて前記推定値を訂正することを特徴とする請求項4に記載の自己位置推定方法。
- 前記標識は、案内標識であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の自己位置推定方法。
- 車両の周辺の標識を検出するセンサと、
前記車両の現在位置を判断し、検出した前記標識の前記車両に対する相対位置と前記現在位置とに基づいて、道路周辺に存在する標識の2次元座標情報と高度情報とが記録された地図データから、検出した前記標識の高度情報を取得し、前記地図データから取得した前記高度情報に応じて前記車両の高度を推定するコントローラと、
を備えることを特徴とする自己位置推定装置。
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