KR101926322B1 - 차량 위치 추정 장치, 차량 위치 추정 방법 - Google Patents

차량 위치 추정 장치, 차량 위치 추정 방법 Download PDF

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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

차량의 주위에 존재하는 물표의 위치를 검출하고, 차량의 이동량을 검출하고, 물표의 위치를, 검출한 이동량에 기초하여 물체 위치 데이터로서 축적한다. 또한, 지도 데이터베이스(14)에는, 물표의 위치를 포함하는 지도 정보를 미리 저장해 두고, 물표 위치 데이터와 지도 정보를 대조함으로써, 차량의 자기 위치를 추정한다. 또한, 차량의 선회 지점 Pt1을 검출한다. 그리고, 현재 위치 Pn으로부터 설정 거리 D1까지의 범위, 및 선회 지점 Pt1로부터 설정 거리 D2만큼 거슬러 올라간 지점 [Pt1-D2]까지의 범위의 물표 위치 데이터를 유지한다.

Description

차량 위치 추정 장치, 차량 위치 추정 방법
본 발명은, 차량 위치 추정 장치, 차량 위치 추정 방법에 관한 것이다.
특허문헌 1에 기재된 종래 기술은, 자율 이동하는 이동 로봇이, 이동량에 따라 자기 위치를 추정하는 것이며, 레이저 스캔에 의하여 검출한 통로와, 미리 취득한 지도 정보를 대조함으로써, 추정한 자기 위치의 보정을 행하고 있다. 또한, 검출한 통로와 지도 정보는, 평면에서 본 2차원 데이터로서 취급하며, 그 대조에는, 현재 위치로부터 소정 범위 내의 데이터만을 이용하고 있다.
일본 특허 공개 제2008-250906호 공보
백선이나 연석선 등의 물표를 검출하고, 검출한 물표와 지도 정보를 대조하여 차량의 자기 위치(지도상의 절대 좌표)를 구하기 위해서는, 물표와 지도 정보를 대조하기 위한 기점이 필요해진다. 예를 들어, 일직선으로 연장된 백선만을 검출하고 있는 경우, 일직선으로 연장된 백선이면, 진행 방향으로 차폭 방향의 기준으로는 되지만, 진행 방향의 기준으로 되지는 않기 때문에, 진행 방향으로는 정확히 지도 정보와 대조할 수 없다. 따라서, 현재 위치로부터 소정 범위 내의 물표 위치 데이터만을 유지한다는 구성의 경우, 예를 들어, 현재 위치로부터 소정 범위 내에 일직선으로 연장된 백선의 데이터밖에 없게 되면, 진행 방향의 기준으로 되는 물표 위치 데이터가 없어져, 정확한 차량의 자기 위치를 구하지 못할 가능성이 있다. 그렇더라도, 검출된 모든 물표 위치 데이터를 유지하는 것은, 기억 용량이 방대해지기 때문에 현실적이지 않다.
본 발명의 과제는, 자기 위치의 추정을 유지하면서, 물표 위치 데이터의 데이터양을 적절히 조정할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 일 형태에 따른 차량 위치 추정 장치는, 차량의 주위에 존재하는 물표의 위치를 검출함과 함께, 차량의 이동량을 검출하고, 물표의 위치를 이동량에 기초하여 물표 위치 데이터로서 축적한다. 또한, 물표의 위치를 포함하는 지도 정보를 취득하고, 물표 위치 데이터와 지도 정보에 있어서의 물표의 위치를 대조함으로써, 차량의 자기 위치를 추정한다. 또한, 차량의 이동량으로부터 차량의 선회 지점을 검출한다. 그리고, 적어도 현재 위치로부터 미리 정한 제1 설정 거리만큼 거슬러 올라간 범위에서 물표 위치 데이터, 및 선회 지점으로부터 미리 정한 제2 설정 거리만큼 거슬러 올라간 범위에서 물표 위치 데이터를 유지한다.
본 발명에 의하면, 현재 위치로부터 제1 설정 거리만큼 거슬러 올라간 범위에서 물표 위치 데이터, 및 선회 지점으로부터 제2 설정 거리만큼 거슬러 올라간 범위에서 물표 위치 데이터를 유지하므로, 선회 지점을 기점으로 하여 물표 위치 데이터와 지도 정보를 대조하여, 자기 위치를 추정할 수 있다. 또한, 그 이외의 물표 위치 데이터는 유지하지 않아도 되므로, 물표 위치 데이터의 데이터양을 적절히 조정할 수 있다.
도 1은 차량 위치 추정 장치의 구성도이다.
도 2는 레이더 장치와 카메라의 배치를 도시하는 도면이다.
도 3은 레이더 장치의 주사 범위, 및 카메라의 촬상 범위를 도시하는 도면이다.
도 4는 차량 좌표계를 도시하는 도면이다.
도 5는 오도메트리 좌표계를 도시하는 도면이다.
도 6은 차량 좌표계의 물표 위치를 도시하는 도면이다.
도 7은 주행 궤적과 물표 위치를 대응지은 도면이다.
도 8은 직선 거리 L에 따른 설정 각도 θ1의 설정에 사용하는 맵이다.
도 9는 선회 지점 Pt1의 설정을 설명한 도면이다.
도 10은 사행 판정에 대하여 설명한 도면이다.
도 11은 물표 위치 데이터를 유지하는 구간, 및 물표 위치 데이터를 삭제 또는 씨닝하는 구간을 도시한 도면이다.
도 12는 물표 수 N에 따른 설정 거리 D2의 설정에 사용하는 맵이다.
도 13은 설정 거리 D3을 나타내는 도면이다.
도 14는 차량 위치 추정 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 15는 소정 범위 내의 물표 위치 데이터만을 유지하는 것을 도시하는 도면이다.
도 16은 실시 형태의 개념을 도시하는 도면이다.
도 17은 선회 지점 Pt2에 기초하여, 물표 위치 데이터를 유지하는 구간, 및 물표 위치를 삭제 또는 씨닝하는 구간을 도시한 도면이다.
도 18은 복수의 선회 지점을 검출한 상태를 도시하는 도면이다.
도 19는 물표 수 N에 따른 설정 각도 θ1의 설정에 사용하는 맵이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 각 도면은 모식적인 것이며, 현실의 것과는 상이한 경우가 있다. 또한, 이하의 실시 형태는, 본 발명의 기술적 사상을 구체화하기 위한 장치나 방법을 예시하는 것이며, 구성을 하기의 것에 특정하는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 기술적 사상은, 특허 청구범위에 기재된 기술적 범위 내에 있어서, 다양한 변경을 가할 수 있다.
《제1 실시 형태》
《구성》
도 1은, 차량 위치 추정 장치의 구성도이다.
차량 위치 추정 장치(11)는, 차량의 자기 위치를 추정하는 것이며, 레이더 장치(12)와, 카메라(13)와, 지도 데이터베이스(14)와, 센서 군(15)과, 컨트롤러(16)를 구비한다.
도 2는, 레이더 장치와 카메라의 배치를 도시하는 도면이다.
도 3은, 레이더 장치의 주사 범위, 및 카메라의 촬상 범위를 도시하는 도면이다.
레이더 장치(12)는, 예를 들어 LRF(Laser Range Finder)를 포함하며, 차량(21)의 측방에 존재하는 대상물의 거리 및 방위를 측정하고, 측정한 데이터를 컨트롤러(16)에 출력한다. 레이더 장치(12)는, 차량(21)의 좌측면 및 우측면의 계 2군데에 설치되어 있다. 2개의 레이더 장치(12)를 구별할 때는, 차량(21)의 좌측면에 설치한 레이더 장치를 좌측 레이더 장치(12L)라 하고, 차량(21)의 우측면에 설치한 레이더 장치를 우측 레이더 장치(12R)라 한다. 좌측 레이더 장치(12L)는, 하방으로부터 좌측 방향에 걸쳐 스캔하고, 우측 레이더 장치(12R)은, 하방으로부터 우측 방향에 걸쳐 스캔한다. 즉, 모두 차체 전후 방향의 회전축을 가지며, 그 축 직각 방향으로 스캔한다. 이것에 의하여, 차체 측방의 노면(22)이나 연석(23)까지의 거리 및 방위를 검출한다. 연석(23)은, 차도와 보도의 경계선으로서, 도로의 갓길에, 주행 차선을 따라 설치되어 있다.
카메라(13)는, 예를 들어 CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서를 사용한 광각 카메라를 포함하며, 차량(21)의 측방을 촬상하고, 촬상한 데이터를 컨트롤러(16)에 출력한다. 카메라(13)는, 차량(21)에 있어서의 좌측의 도어 미러 및 우측의 도어 미러의 계 2군데에 설치되어 있다. 2개의 카메라(13)를 구별할 때는, 좌측의 도어 미러에 설치한 카메라를 좌측 사이드 카메라(13L)라 하고, 우측의 도어 미러에 설치한 카메라를 우측 사이드 카메라(13R)라 한다. 좌측 사이드 카메라(13L)는, 차량(21)에 있어서의 좌측 방향의 노면(22)을 촬상하고, 우측 사이드 카메라(13R)는, 차량(21)에 있어서의 우측 방향의 노면(22)을 촬상한다. 이것에 의하여, 차체 측방의 통행 구분선(24)을 검출한다. 통행 구분선(24)은, 차량(21)이 통행해야 하는 주행 차선(차량 통행대)을 표시하기 위하여, 노면(22)에 페인트된 백선 등의 구획선이며, 주행 차선을 따라 표시되어 있다. 또한, 도 3에 있어서는, 편의적으로 통행 구분선(24)을 입체적으로 그리고 있지만, 실제로는 두께를 0으로 간주할 수 있기 때문에, 노면(22)과 동일한 면인 것으로 한다.
지도 데이터베이스(14)는, 도로 지도 정보를 취득한다. 도로 지도 정보에는, 연석(23)이나 통행 구분선(24)의 위치 정보도 포함된다. 연석(23)은, 높이를 갖는 물체이지만, 평면에서 본 2차원 데이터로서 취득되어 있다. 연석(23)이나 통행 구분선(24)은, 직선의 집합체로서 데이터화되어 있으며, 각 직선은 양 단부점의 위치 정보로서 취득되고, 커브된 원호 곡선은 꺾은선에 의하여 근사시킨 직선으로서 취급한다. 또한, 지도 데이터베이스(14)는, 카 내비게이션 시스템에서 도로 지도 정보를 기억하고 있는 기억 매체여도 되고, 무선 통신(도로-차간 통신 또는 차-차간 통신이어도 됨) 등의 통신 시스템을 통하여 외부로부터 지도 정보를 취득해도 된다. 이 경우, 지도 데이터베이스(14)는, 정기적으로 최신의 지도 정보를 입수하여, 보유한 지도 정보를 갱신해도 된다. 또한, 지도 데이터베이스(14)는, 자차가 실제로 주행한 주로를 지도 정보로서 축적해도 된다.
센서 군(15)은, 예를 들어 GPS 수신기, 액셀러레이터 센서, 조타각 센서, 브레이크 센서, 차속 센서, 가속도 센서, 차륜속 센서, 요 레이트 센서 등을 포함하며, 검출한 각 데이터를 컨트롤러(16)에 출력한다. GPS 수신기는, 차량(21)의 현재 위치 정보를 취득한다. 액셀러레이터 센서는, 액셀러레이터 페달의 조작량을 검출한다. 조타각 센서는, 스티어링 휠의 조작량을 검출한다. 브레이크 센서는, 브레이크 페달의 조작량이나 브레이크 부스터 내의 압력을 검출한다. 차속 센서는, 차속을 검출한다. 가속도 센서는, 차량 전후 방향의 가감속도나 횡 가속도를 검출한다. 차륜속 센서는, 각 차륜의 차륜 속도를 검출한다. 요 레이트 센서는, 차량의 요 레이트를 검출한다.
컨트롤러(16)는, 예를 들어 ECU(Electronic Control Unit)를 포함하고, CPU, ROM, RAM 등을 구비하며, ROM에는 후술하는 차량 위치 추정 처리 등의 각종 연산 처리를 실행하는 프로그램이 기록되어 있다. 또한, 차량 위치 추정 처리를 위하여 전용 컨트롤러(16)를 설치해도 되고, 다른 제어 컨트롤러와 겸용으로 해도 된다.
컨트롤러(16)는, 기능 블록의 구성으로서, 물표 위치 검출부(31)와, 이동량 검출부(32)와, 물표 위치 축적부(33)와, 선회 지점 검출부(34)와, 자기 위치 추정부(35)를 구비한다.
물표 위치 검출부(31)는, 차량의 주위에 존재하는 연석(23)이나 통행 구분선(24) 등의 물표의 위치를, 차량을 기준으로 한 차량 좌표계에서, 차량에 대한 상대 위치로서 검출한다.
도 4는, 차량 좌표계를 도시하는 도면이다.
차량 좌표계는, 평면에서 본 2차원 좌표이며, 차량(21)의, 예를 들어 후륜 차축의 중심을 원점 O라 하고, 전후 방향을 XVHC 축, 좌우 방향을 YVHC 축이라 한다. 레이더 장치(12)의 좌표계 및 카메라(13)의 좌표계를, 각각, 차량 좌표계로 변환하는 식은, 미리 구해져 있다. 또한, 차량 좌표계에 있어서의 노면(22)의 파라미터도 기지인 것으로 한다.
레이더 장치(12)에 의하여, 노면(22)을 차폭 방향 외측을 향하여 레이저 스캔하여, 높이에 큰 변화(단차)가 발생하는 위치를, 연석(23)의 폭 방향에 있어서의 차도측의 단부점으로서 검출한다. 즉, 3차원 데이터로부터 연석(23)의 위치를 검출하여, 2차원의 차량 좌표계에 투영한다. 여기서는, 연석(23)의 검출점을 Pc라 하고, 검정색 마름모로 표시하였다.
카메라(13)에 의하여, 노면(22)을 촬상하고, 그 그레이스케일 화상에 있어서, 차체 좌우 방향을 따라 암부로부터 명부로, 또한 명부로부터 암부로 휘도가 변화되는 패턴을 추출함으로써, 통행 구분선(24)을 검출한다. 예를 들어, 통행 구분선(24)에 있어서의 폭 방향의 중심점을 검출한다. 즉, 카메라(13)에 의하여 촬상한 화상 데이터를 부감 변환하고, 부감 화상으로부터 통행 구분선(24)을 검출하여, 차량 좌표계에 투영한다. 여기서는, 통행 구분선(24)의 검출점을 Pw라 하고, 검정색 동그라미로 표시하였다.
이동량 검출부(32)는, 센서 군(15)에서 검출한 각종 정보로부터 단위 시간에 있어서의 차량(21)의 이동량인 오도메트리를 검출한다. 이를 적분함으로써, 차량의 주행 궤적을 오도메트리 좌표계로서 산출할 수 있다.
도 5는, 오도메트리 좌표계를 도시하는 도면이다.
오도메트리 좌표계는, 예를 들어 시스템의 전원을 투입한, 또는 절단한 시점에서의 차량 위치를 좌표 원점으로 하고, 그 시점의 차체 자세(방위각)를 0°로 한다. 이 오도메트리 좌표계에서, 연산 주기마다 차량의 좌표 위치[XODM, YODM], 및 차체 자세[θODM]의 3개의 파라미터를 축적함으로써, 주행 궤적을 검출한다. 도 5에서는, 시점 t1 내지 t4에 있어서의 차량의 좌표 위치, 및 차체 자세를 그리고 있다. 또한, 현재의 차량 위치를 원점으로 하여, 축적되어 있는 물표 위치 데이터를, 매회, 좌표 변환해도 된다. 즉, 동일한 좌표계에서 물표 위치 데이터가 축적되면 된다.
물표 위치 축적부(33)는, 이동량 검출부(32)에서 검출한 이동량에 기초하는 주행 궤적, 및 물표 위치 검출부(31)에서 검출한 물표의 위치를 대응지어 오도메트리 좌표계에서 축적한다.
도 6은, 차량 좌표계의 물표 위치를 도시하는 도면이다.
여기서는, 시점 t1 내지 t4에 있어서, 물표 위치 검출부(31)에서 검출한 물표의, 차량 좌표계에 있어서의 위치를 나타내고 있다. 물표로서는, 차량(21)의 좌측 방향에 존재하는 연석(23)의 검출점 Pc와, 차량(21)의 좌측 방향에 존재하는 통행 구분선(24)의 검출점 Pw와, 차량(21)의 우측 방향에 존재하는 통행 구분선(24)의 검출점 Pw를 검출하고 있다. 차량(21)의 변위, 및 자세 변화에 의하여, 차량 좌표계에 있어서의 각 물표의 위치는 시시각각 변화된다.
도 7은, 차량의 이동량에 기초하는 주행 궤적과 물표 위치를 대응지은 도면이다.
즉, 시점 t1 내지 t4에 있어서의 차량의 좌표 위치, 및 차체 자세에 대응하고, 각 시점에 있어서의 물표의 위치를, 오도메트리 좌표계에 투영하고 있다. 즉, 각 시점에 있어서, 차량(21)의 좌측 방향에 존재하는 연석(23)의 검출점 Pc와, 차량(21)의 좌측 방향에 존재하는 통행 구분선(24)의 검출점 Pw와, 차량(21)의 우측 방향에 존재하는 통행 구분선(24)의 검출점 Pw를 투영하고 있다.
물표 위치 축적부(33)는, 물표 위치 검출부(31)에서 순서대로 검출한 물표에 있어서, 단위 시간 Δt 동안 취득된 점 군으로부터 주행 차선을 따른 직선을 추출한다. 구체적으로는, 오도메트리 좌표계에 있어서, 직선을 나타내는 [aXODM+bYODM+c=0]의 최적의 파라미터 a, b, c를 구한다.
단위 시간 Δt를 0.2초로 하고, 레이더 장치(12)의 동작을 25㎐로 하고, 카메라(13)의 동작을 30㎐로 하면, 단위 시간 Δt 동안, 연석(23)은 5점 분의 데이터, 통행 구분선(24)은 6점 분의 데이터를 취득할 수 있다. 또한, 각 물표가 차량(21)의 좌측에 있는지 우측에 있는을지는, 차량 좌표계의 YVHC 좌표가 플러스인지 마이너스인지로 판정하는 것으로 한다. 이와 같이 하여, 차량(21)의 우측인지 좌측인지로 점 군을 나눈 후에, 파라미터 a, b, c를 구한다.
또한, 직선과 각 검출점의 거리의 합이 역치 이상으로 될 때는, 직선이라고 판정하지는 않는다. 한편, 직선과 각 검출점의 거리의 합이 역치 미만일 때는, 직선이라고 판정한다. 이 직선에 대한 거리가 최소로 되는 검출점 중, 길이가 최대로 되는 2점을 선택하고, 이 2점의 정보를 취득 시각과 함께, 물표 위치 축적부(33)에 축적한다.
여기서는, 시점 t1 내지 t4에 있어서, 차량(21)의 좌측 방향에 존재하는 연석(23)의 검출점 Pc로부터 직선 L23을 추출하고 있다. 또한, 시점 t1 내지 t4에 있어서, 차량(21)의 좌측 방향에 존재하는 통행 구분선(24)의 검출점 Pw로부터 직선 L24를 추출하고 있다. 또한, 시점 t1 내지 t4에 있어서, 차량(21)의 우측 방향에 존재하는 통행 구분선(24)의 검출점 Pw로부터 직선 L24를 추출하고 있다.
선회 지점 검출부(34)는, 주행 궤적을 참조하여, 현재 위치 Pn으로부터 거슬러 올라가 처음에 차량의 선회 각도 θt가 미리 정한 설정 각도 θ1 이상으로 되는 지점을, 선회 지점 Pt1로서 검출한다.
차량의 선회 각도 θt란, 오도메트리 좌표계에 있어서, 현재의 차체 자세에 이르기까지의 자세 변화량이며, 따라서 현재의 차체의 방향을 기준으로 했을 때의 차체의 각도 차이다. 설정 각도 θ1의 초기값은, 예를 들어 60°이다. 단, 물표 위치 축적부(33)에서 추출한 직선의 길이에 따라, 설정 각도 θ1을 가변하도록 한다.
즉, 현재 위치로부터 거슬러 올라가 주행 차선이 직선이고, 또한 직선 거리 L이 길수록, 설정 각도 θ1을 작게 한다. 직선 거리 L은, 예를 들어 물표 위치 축적부(33)에서 추출한 직선의 집합을 참조하여, 현재 위치로부터 거슬러 올라가 어디까지 동일한 직선으로 간주할 수 있는지를 판단하여 구한다. 직선 거리 L이 긴 경우에는, 진행 방향으로 차폭 방향의 기준으로 되는 물표는 있지만, 진행 방향의 기준으로 되는 물표가 현재 위치로부터 거슬러 올라가 멀어져서, 오도메트리의 축적 오차가 증대되어, 자기 위치 추정 정밀도가 악화되어 버린다. 이러한 경우에, 직선 거리 L이 길수록 설정 각도 θ1을 작게 함으로써, 보다 완만한 선회이더라도, 선회 지점 Pt1로서 검출되기 쉬워져, 현재 위치로부터 거슬러 올라가, 보다 앞쪽의 지점에서 선회 지점 Pt1을 검출하기 쉽게 함으로써, 진행 방향의 기준으로 되는 물표를 유지하기 쉽게 할 수 있다.
도 8은, 직선 거리 L에 따른 설정 각도 θ1의 설정에 사용하는 맵이다.
이 맵은, 횡축을 직선 거리 L로 하고, 종축을 설정 각도 θ1로 하고 있다. 직선 거리 L에 대해서는, 0보다도 큰 L1과, L1보다도 큰 L2를 미리 정하고 있다. 설정 각도 θ1에 대해서는, 0보다도 큰 θMIN과, θMIN보다도 큰 θMAX를 미리 정하고 있다. θMAX는, 예를 들어 60°이고, θMIN은, 예를 들어 30°이다. 그리고, 직선 거리 L이 L1 내지 L2의 범위에 있을 때는, 직선 거리 L이 길수록, 설정 각도 θ1이 θMAX로부터 θMIN의 범위에서 작아진다. 또한, 직선 거리 L이 L2 이상일 때는, 설정 각도 θ1이 θMIN을 유지한다.
도 9는, 선회 지점 Pt1의 설정을 설명한 도면이다.
현재 위치 Pn으로부터 거슬러 올라간 영역에 지점 P1 및 P2가 있으며, 지점 P1에서의 선회 각도 θt를 35°로 하고, 지점 P2에서의 선회 각도 θt를 65°로 한다. 따라서, 설정 각도 θ1이 60°인 경우에는, 현재 위치 Pn으로부터 거슬러 올라가 처음에 선회 각도 θt가 설정 각도 θ1 이상으로 되는 것은, 지점 P2이며, 이 지점 P2를 선회 지점 Pt1로서 검출한다. 또한, 설정 각도 θ1이 30°인 경우에는, 현재 위치 Pn으로부터 거슬러 올라가 처음에 선회 각도 θt가 설정 각도 θ1 이상으로 되는 것은, 지점 P1이며, 이 지점 P1을 선회 지점 Pt1로서 검출한다. 또한, 지점 P1을 선회 지점 Pt1로 하고, 지점 P2를 선회 지점 Pt2로 하여 양쪽을 선회 지점으로서 설정하도록 해도 된다. 즉, 현재의 차량의 자기 위치의 주위와, 선회 지점 앞의 설정 거리 범위의 물표 위치 데이터를 유지하도록 할 수 있으면 된다.
선회 각도 θt가 설정 각도 θ1 이상으로 되는 지점이, 장해물을 회피할 때와 같은 사행에 의한 것일 가능성이 있으므로, 평균 선회 각도 θtAVE를 이용하여, 선회 지점을 구하도록 해도 된다.
우선, 선회 각도 θt가 설정 각도 θ1 이상으로 되는 지점을 선회 지점 후보 Pp로서 선출하고, 이 선회 지점 후보 Pp를 중심으로 하는 미리 정한 설정 구간에 있어서의 평균 선회 각도 θtAVE를 구한다. 설정 구간은, 선회 지점 후보 Pp의 전후로 미리 정한 α만큼 취한 구간, 즉, 지점 [Pp-α]로부터 지점 [Pp+α]까지의 구간이다. 미리 정한 α는, 예를 들어 10m이다.
그리고, 평균 선회 각도 θtAVE가 미리 정한 설정 각도 θ2 이상일 때는, 차량(21)이 선회하고 있다고 판단하여, 그 선회 지점 후보 Pp를 최종적인 선회 지점 Pt1로서 검출한다. 설정 각도 θ2는, 예를 들어 5°이다. 한편, 평균 선회 각도 θtAVE가 설정 각도 θ2 미만일 때는, 차량(21)이 사행하고 있다고 판단하여, 그 선회 지점 후보 Pp를 후보로부터 제외함과 함께, 더 거슬러 올라가 다음 선회 지점 후보 Pp를 탐색한다.
도 10은, 사행 판정에 대하여 설명한 도면이다.
도면 중의 (a)는, 차량의 선회에 의하여 선회 지점 후보 Pp가 선출되는 경우를 도시하고, 도면 중의 (b)는, 차량의 사행에 의하여 선회 지점 후보 Pp가 선출되는 경우를 도시하고 있다. 상기 사행 판정을 행함으로써, (a)의 경우에는 선회 지점 후보 Pp가 최종적인 선회 지점 Pt1로서 검출되고, (b)의 경우에는 선회 지점 후보 Pp가 후보로부터 제외된다.
물표 위치 축적부(33)는, 현재 위치 Pn으로부터 소정 거리 D1만큼 거슬러 올라간 지점 [Pn-D1]까지의 범위, 및 선회 지점 Pt1로부터 미리 정한 설정 거리 D2만큼 거슬러 올라간 지점 [Pt1-D2]까지의 범위의 물표 위치 데이터를 유지한다. 한편, 그 이외의 물표 위치 데이터, 즉, 지점 [Pn-D1]로부터 선회 지점 Pt1까지의 범위, 및 지점 [Pt1-D2]보다 이전의 물표 위치 데이터를, 삭제 또는 씨닝한다. 물표 위치 축적부(33)에서 축적할 수 있는 데이터양에 따라, 모두 삭제할 필요는 없으며, 예를 들어, 소정의 거리 간격으로 씨닝한 물표 위치 데이터를 축적하도록 하고, 축적 데이터양을 조정할 수 있으면 된다. 설정 거리 D1은, 예를 들어 20m이다. 설정 거리 D2의 초기값은, 예를 들어 20m이다.
도 11은, 물표 위치 데이터를 유지하는 구간, 및 물표 위치 데이터를 삭제 또는 씨닝하는 구간을 도시한 도면이다.
설정 거리 D2는, 선회 지점 Pt1로부터 설정 거리 D2만큼 거슬러 올라간 범위에서, 물표 위치 검출부(31)가 검출할 수 있었던 연석(23)이나 통행 구분선(24) 등의 물표 수 N이 적을수록, 설정 거리 D2를 길게 한다. 이와 같이, 물표 수 N이 적을수록 설정 거리 D2를 길게함으로써, 물표 수 N을 확보하기 쉽게 한다.
도 12는, 물표 수 N에 따른 설정 거리 D2의 설정에 사용하는 맵이다.
이 맵은, 횡축을 물표 수 N으로 하고, 종축을 설정 거리 D2로 하고 있다. 물표 수 N에 대해서는, 0보다도 큰 N1과, N1보다도 큰 N2를 미리 정하고 있다. 설정 거리 D2에 대해서는, 0보다도 큰 DMIN과, DMIN보다도 큰 DMAX를 미리 정하고 있다. DMIN은, 예를 들어 20m이고, DMAX는, 예를 들어 40m이다. 물표 수 N은 검출점의 수량이지만, 직선의 누적 길이로 환산해도 된다. 그리고, 물표 수 N이 N2 이상일 때는, 설정 거리 D2가 DMIN을 유지한다. 또한, 물표 수 N이 N2 내지 N1의 범위에 있을 때는, 물표 수 N이 적을수록, 설정 거리 D2가 DMIN 내지 DMAX의 범위에서 커진다.
물표 위치 축적부(33)는, 현재 위치 Pn으로부터 미리 정한 설정 거리 D3만큼 거슬러 올라간 지점 [Pn-D3]보다도 앞의 물표 위치를 획일적으로(자동적으로) 순차 삭제한다.
도 13은, 설정 거리 D3을 나타내는 도면이다.
오도메트리 좌표계에서 검출하는 주행 궤적은, 주행 거리가 길어질수록, 누적 오차가 커져, 자기 위치 추정에 영향을 주기 때문에, 설정 거리 D3은, 누적 오차가 커질 가능성이 있는 거리로서 설정되며, 예를 들어 100m이다. 따라서, 선회 지점 Pt1이 지점 [Pn-D3]보다도 앞에 있었던 경우에도, 지점 [Pn-D3]보다도 앞의 물표 위치 데이터를 삭제 또는 씨닝하도록 한다.
자기 위치 추정부(35)는, 물표 위치 축적부(33)에 축적한 물표 위치 데이터, 및 지도 데이터베이스(14)에 저장된 지도 정보를 대조함으로써, 지도 좌표계에 있어서의 차량(21)의 자기 위치를 추정한다.
지도 좌표계는, 평면에서 본 2차원 좌표이며, 동서 방향을 XMAP축, 남북 방향을 YMAP축으로 한다. 차체 자세(방위각)는, 동쪽 방향을 0°로 하고, 반시계 방향의 각도로서 나타낸다. 이 지도 좌표계에서, 차량의 좌표 위치 [XMAP, YMAP], 및 차체 자세 [θMAP]의 3개의 파라미터를 추정한다. 이 대조(맵 매칭)에는, 예를 들어 ICP(Iterative Closest Point) 알고리즘을 이용한다. 이때, 직선끼리를 대조하는 경우에는, 양측의 단부점을 평가점으로서 대조시키며, 양측의 단부점 간격이 넓을 때는, 보간할 수 있다.
다음으로, 컨트롤러(16)로 소정 시간(예를 들어 10msec)마다 실행하는 차량 위치 추정 처리를 설명한다.
도 14는, 차량 위치 추정 처리를 도시하는 흐름도이다.
우선 스텝 S101은, 물표 위치 검출부(31)에서의 처리에 대응하며, 차량의 주위에 존재하는 연석(23)이나 통행 구분선(24) 등의 물표의 위치를, 차량을 기준으로 한 차량 좌표계에서, 차량에 대한 상대 위치로서 검출한다. 즉, 레이더 장치(12)에서 검출한 연석(23)의 검출점 Pc나, 카메라(13)에서 검출한 통행 구분선(24)의 검출점 Pw를, 차량 좌표계에서 검출한다.
이어지는 스텝 S102는, 이동량 검출부(32)에서의 처리에 대응하며, 센서 군(15)에서 검출한 각종 정보로부터 단위 시간에 있어서의 차량(21)의 이동량인 오도메트리를 검출한다. 이를 적분함으로써, 차량의 주행 궤적을 오도메트리 좌표계로서 산출할 수 있다. 즉, 오도메트리 좌표계에서, 연산 주기마다 차량의 좌표 위치 [XODM, YODM], 및 차체 자세 [θODM]의 3개의 파라미터를 축적한다.
이어지는 스텝 S103은, 물표 위치 축적부(33)에서의 처리에 대응하며, 이동량 검출부(32)에서 검출한 이동량에 기초하는 주행 궤적, 및 물표 위치 검출부(31)에서 검출한 물표의 위치를 대응지어 오도메트리 좌표계에서 축적한다. 즉, 각 시각에서 검출한 물체 위치 데이터를 현재까지의 경과 시간의 차량 이동량만큼 이동시키고, 각 시각의 차량 좌표 위치, 및 차체 자세에 대응하여, 각각, 연석(23)이나 통행 구분선(24) 등의 물표 위치 데이터를, 오도메트리 좌표계에 투영하여 축적한다. 단, 현재 위치 Pn으로부터 미리 정한 설정 거리 D3만큼 거슬러 올라간 지점 [Pn-D3]보다도 앞의 물표 위치 데이터를 획일적으로 순차 삭제한다.
이어지는 스텝 S104는, 선회 지점 검출부(34)에서의 처리에 대응하며, 주행 궤적을 참조하여, 현재 위치 Pn으로부터 거슬러 올라가 처음에 차량의 선회 각도 θt가 설정 각도 θ1 이상으로 되는 지점을 선회 지점 Pt1로서 검출한다. 여기서는, 현재 위치 Pn으로부터 거슬러 올라가 주행 차선이 직선이고, 또한 직선 거리 L이 길수록, 설정 각도 θ1을 작게 한다.
또한, 사행 판정을 행한 후, 최종적인 선회 지점 Pt1을 결정한다. 즉, 선회 각도 θt가 설정 각도 θ1 이상으로 되는 지점을, 선회 지점 후보 Pp로서 선출하고, 이 선회 지점 후보 Pp를 중심으로 하는 지점 [Pp+α]로부터 지점 [Pp-α]까지의 설정 구간에 있어서의 평균 선회 각도 θtAVE를 구한다. 그리고, 평균 선회 각도 θtAVE가 설정 각도 θ2 이상일 때는, 차량(21)이 선회하고 있다고 판단하여, 그 선회 지점 후보 Pp를 최종적인 선회 지점 Pt1로서 검출한다. 한편, 평균 선회 각도 θtAVE가 설정 각도 θ2 미만일 때는, 차량(21)이 사행하고 있다고 판단하여, 그 선회 지점 후보 Pp를 후보로부터 제외함과 함께, 더 거슬러 올라가 다음 선회 지점 후보 Pp를 탐색한다.
이어지는 스텝 S105는, 물표 위치 축적부(33)에서의 처리에 대응하며, 현재 위치 Pn으로부터 거슬러 올라가 소정 거리 D1까지의 범위, 및 선회 지점 Pt1로부터 설정 거리 D2만큼 거슬러 올라간 지점 [Pt1-D2]까지의 범위의 물표 위치 데이터를 유지하고, 그 이외의 물표 위치 데이터를 삭제 또는 씨닝한다. 여기서는, 설정 거리 D2는, 선회 지점 Pt1로부터 설정 거리 D2만큼 거슬러 올라간 범위에서, 물표 위치 검출부(31)가 검출할 수 있었던 연석(23)이나 통행 구분선(24) 등의 물표 수 N이 적을수록, 설정 거리 D2를 길게 한다.
이어지는 스텝 S106은, 자기 위치 추정부(35)에서의 처리에 대응하며, 물표 위치 축적부(33)에 축적한 물표 위치 데이터 및 지도 데이터베이스(14)에 저장된 지도 정보를 대조함으로써, 지도 좌표계에 있어서의 차량(21)의 자기 위치를 추정한다. 즉, 지도 좌표계에서, 차량의 좌표 위치 [XMAP, YMAP], 및 차체 자세 [θMAP]의 3개의 파라미터를 추정한다.
상기가 차량 위치 추정 처리이다.
《작용》
우선, 제1 실시 형태의 기술적 사상에 대하여 설명한다.
레이더 장치(12)에서 검출한 연석(23)이나 카메라(13)에서 검출한 통행 구분선(24) 등의 물표의 위치와, 지도 정보로서 데이터화된 각 물표의 위치를 대조함으로써, 차량(21)의 자기 위치를 추정한다. 본 실시 형태에서는, 연석(23)이나 통행 구분선(24) 등, 검출이 다른 물표에 비해 비교적 용이하고, 또한 평면에서 본 2차원 데이터로서 기술 가능한 물표만으로 지도 정보를 작성하고, 그것을 이용하여 자기 위치의 추정을 행하는 방법을 예시하고 있다. 또한, 보다 자기 위치의 추정 정밀도를 높게 하는 경우에는, 구조물의 3차원(세로, 가로, 높이) 데이터를 갖는 지도 정보를 이용해도 된다. 이 경우에도, 본 실시 형태를 적용할 수 있다.
연석(23)이나 통행 구분선(24) 등의 물표의 직선 구간에서, 그 물표 상의 임의인 점을 검출하고 있는 경우, 일직선으로 연장된 물표 위치 데이터에서는, 진행 방향으로 차폭 방향의 기준으로 되지만, 진행 방향의 기준으로 되지 않기 때문에, 진행 방향으로는 정확히 지도 정보와 대조할 수 없다. 즉, 일직선으로 연장된 직선의 물표 위치 데이터밖에 없게 되면, 진행 방향의 기준으로 되는 물표 위치 데이터가 없어져, 자기 위치를 일의적으로 구할 수 없다. 따라서, 자기 위치를 일의적으로 구하기 위해서는, 교차하는 2개의 직선의 조합이 최소한 하나는 필요해진다.
또한, 직선 도로에서는 직선형 물표밖에 검출할 수 없기 때문에, 현재 위치로부터의 센싱만으로는, 자기 위치를 일의적으로 구하는 물표 위치 데이터를 취득할 수 없다. 그 때문에, 차량(21)의 이동량 정보를 이용하여, 과거의 어느 정도의 물표 위치 데이터를 오도메트리 좌표계에서 축적하고, 물표 위치 데이터를 투영한 오도메트리 좌표계와, 물표 위치가 미리 저장된 지도 좌표계를 대조함으로써 자기 위치의 추정을 행할 수 있다. 단, 오도메트리 좌표계에서는, 주행 거리가 길어질수록 축적 오차가 커진다는 문제가 있다. 또한, 검출한 물표 위치나 차량의 이동량에 기초하는 주행 궤적을 무한히 기억하는 것도 현실적이지는 않기 때문에, 오래된 물표 위치 데이터로부터 순차 삭제하게 된다. 그러나, 예를 들어 현재 위치로부터 소정 범위 내의 물표 위치 데이터만을 유지한다는 단순한 구성으로는, 일직선으로 연장된 직선 도로에 있어서는, 직선 상의 물표 위치 데이터밖에 남지 않게 되어 버린다.
도 15는, 소정 범위 내의 물표 위치 데이터만을 유지하는 것을 도시하는 도면이다.
여기서는, 현재 위치로부터 소정 범위 내에 존재하는 물표의 물표 위치 데이터만을 유지하는 경우를 도시하고 있으며, 물표 위치 데이터를 유지하고 있는 구간을 굵은 점선으로 나타내고 있다. 도면 중의 (a)는, 커브를 지나고 얼마 되지 않는 시점을 나타내고 있으며, 커브에 진입하기 전의 물표 위치 데이터도 유지되어 있다. 즉, 교차하는 2개의 직선의 조합을 검출할 수 있으므로, 자기 위치를 일의적으로 구할 수 있다. 한편, 도면 중의 (b)는, 차량이 더 전진함으로써, 커브에 진입하기 전의 물표 위치 데이터가 삭제되어 있다. 즉, 교차하는 2개의 직선을 검출할 수 없고, 1개의 직선밖에 검출할 수 없기 때문에, 자기 위치를 일의적으로 구할 수 없게 된다.
그래서, 주행 궤적 중, 자차량이 선회한 지점을 검출하고, 그 지점보다도 앞의 물표 위치 데이터를 남겨 둘 필요가 있다.
도 16은, 실시 형태의 개념을 도시하는 도면이다.
여기서는, 물표 위치 데이터를 유지하고 있는 구간을 굵은 점선으로 나타내고 있다. 도면 중의 (a)는, 커브를 지나고 얼마 되지 않는 시점을 나타내고 있으며, 커브에 진입하기 전의 물표 위치 데이터도 유지되어 있다. 즉, 교차하는 2개의 직선의 조합을 검출할 수 있으므로, 자기 위치를 일의적으로 구할 수 있다. 또한, 도면 중의 (b)는, 차량이 더 전진하고 있기는 하지만, 차량의 현재 위치로부터 거슬러 올라간 소정 거리 내의 물표 위치 데이터와, 커브에 진입하기 전의 물표 위치 데이터가 유지되어 있다. 즉, 교차하는 2개의 직선의 조합을 검출할 수 있으므로, 자기 위치를 일의적으로 구할 수 있다.
다음으로, 제1 실시 형태의 작용에 대하여 설명한다.
우선, 차량의 주위에 존재하는 연석(23)이나 통행 구분선(24) 등의 물표의 위치를, 차량을 기준으로 한 차량 좌표계에서, 차량에 대한 상대 위치로서 검출하고(스텝 S101), 센서 군(15)에서 검출한 각종 정보로부터 단위 시간에 있어서의 차량(21)의 이동량인 오도메트리를 검출하고, 이를 적분하여, 차량의 주행 궤적을 오도메트리 좌표계로서 산출한다(스텝 S102). 또한, 검출한 이동량에 기초하는 주행 궤적, 및 검출한 물표의 위치를 대응지어 오도메트리 좌표계에서 축적한다(스텝 S103).
또한, 주행 궤적으로부터 차량의 선회 각도 θt가 설정 각도 θ1 이상으로 되는 지점을, 선회 지점 Pt1로서 검출한다(스텝 S104). 그리고, 현재 위치 Pn으로부터 거슬러 올라가 소정 거리 D1까지의 범위, 및 선회 지점 Pt1로부터 설정 거리 D2만큼 거슬러 올라간 지점 [Pt1-D2]까지의 범위의 물표 위치 데이터를 유지하고, 그 이외의 물표 위치 데이터를 삭제 또는 씨닝한다(스텝 S105). 그리고, 물표 위치 축적부(33)에 축적한 물표 위치 데이터 및 지도 데이터베이스(14)에 저장된 지도 정보를 대조함으로써, 지도 좌표계에 있어서의 차량(21)의 자기 위치를 추정한다(스텝 S106).
이와 같이, 현재 위치 Pn으로부터 소정 거리 D1까지 및 선회 지점 Pt1로부터 설정 거리 D2만큼 거슬러 올라간 지점 [Pt1-D2]까지의 물표 위치 데이터를 유지하므로, 선회 지점 Pt1을 기점으로 하여 물표 위치 데이터와 지도 정보를 대조하여, 자기 위치를 일의적으로 추정할 수 있다. 또한, 그 이외 지점 [D1-Pt1] 및 지점 [Pt1-D2]보다 앞의 물표 위치 데이터를 삭제 또는 씨닝하므로, 물표 위치 데이터의 데이터양이 증대되는 것을 억제하여, 적절히 조정할 수 있다. 또한, 오도메트리 좌표계에 있어서, 오도메트리의 축적 오차가 증대되어, 자기 위치의 추정 정밀도에 영향을 주는 것도 억제할 수 있다.
또한, 주행 차선이 직선이고, 또한 직선 거리 L이 길수록, 오도메트리의 축적 오차도 증대될 가능성이 있다. 그래서, 현재 위치 Pn으로부터 거슬러 올라가 주행 차선이 직선이고, 또한 직선 거리 L이 길수록, 설정 각도 θ1을 작게 한다. 즉, 직선 거리 L이 길수록 설정 각도 θ1을 작게 함으로써, 현재 위치로부터 거슬러 올라가, 보다 앞쪽의 지점에서 선회 지점 Pt1을 검출하기 쉽게 함으로써, 진행 방향의 기준으로 되는 물표를 유지하기 쉽게 할 수 있다. 보다 앞쪽의 지점에서 선회 지점 Pt1을 검출할 수 있으면, 물표 위치 데이터를 축적하는 데이터양을 감소시킨다. 또한, 오도메트리 좌표계에서의 축적 오차를 경감하여, 자기 위치의 추정 정밀도가 저하되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 자기 위치의 추정 정밀도를 향상시키기 위해서는, 선회 지점 Pt1로부터 설정 거리 D2만큼 거슬러 올라간 범위에서도, 충분한 물표 수 N이 있는 것이 바람직하다. 그래서, 선회 지점 Pt1로부터 설정 거리 D2만큼 거슬러 올라간 범위에서, 물표 위치 검출부(31)가 검출할 수 있었던 연석(23)이나 통행 구분선(24) 등의 물표 수 N이 적을수록, 설정 거리 D2를 길게 한다. 이와 같이, 물표 수 N에 따라 설정 거리 D2를 연장함으로써, 물표 위치 데이터의 데이터양이 필요 이상으로 증대되는 것을 억제하면서도, 필요 충분한 물표 수 N을 확보할 수 있으므로, 자기 위치의 추정 정밀도를 확보할 수 있다.
또한, 선회 지점 Pt1을 검출할 때, 선회 각도 θt가 설정 각도 θ1 이상으로 되는 지점이더라도, 그것이 사행 주행에 의한 것일 가능성이 있다. 사행 주행에 의한 것을 선회 지점 Pt1로서 잘못 검출해 버리면, 자기 위치의 추정 정밀도에 영향을 줄 수도 있다. 그래서, 사행 판정을 행한 후, 최종적인 선회 지점 Pt1을 결정한다. 구체적으로는, 선회 각도 θt가 설정 각도 θ1 이상으로 되는 지점을, 선회 지점 후보 Pp로서 선출하고, 이 선회 지점 후보 Pp를 중심으로 하는 설정 구간, 즉, 지점 [Pp+α]로부터 지점 [Pp-α]까지의 구간에 있어서의 평균 선회 각도 θtAVE를 구한다.
그리고, 평균 선회 각도 θtAVE가 설정 각도 θ2 이상일 때는, 차량(21)이 선회하고 있다고 판단하여, 그 선회 지점 후보 Pp를 최종적인 선회 지점 Pt1로서 검출한다. 한편, 평균 선회 각도 θtAVE가 설정 각도 θ2 미만일 때는, 차량(21)이 사행하고 있다고 판단하여, 그 선회 지점 후보 Pp를 후보로부터 제외함과 함께, 더 거슬러 올라가 다음 선회 지점 후보 Pp를 탐색한다. 이것에 의하여, 사행 주행에 의한 오판단을 저감시켜, 선회 지점 Pt1을, 용이하고도 정확히 판정할 수 있다. 따라서, 자기 위치의 추정 정밀도에 영향을 주는 것도 억제할 수 있다.
또한, 차량의 진행 방향의 변화로부터 선회 각도 θt를 검출한다. 구체적으로는, 현재의 차체의 방향을 기준으로 했을 때의 차체의 각도 차를 검출한다. 이것에 의하여, 오도메트리 좌표계에 있어서의 축적 오차의 영향이나, 또한 장해물을 회피할 때와 같은 자세 변화의 영향을 경감하여, 선회 각도 θt를 정확히 검출할 수 있다.
또한, 주행 궤적에 물표의 위치를 대응지어 축적하는 단계에서(스텝 S103), 현재 위치 Pn으로부터 미리 정한 설정 거리 D3만큼 거슬러 올라간 지점 [Pn-D3]보다도 앞의 물표 위치 데이터를 순차 삭제한다. 이것에 의하여, 물표 위치 데이터의 데이터양이 증대되는 것을 억제할 수 있다.
《응용예 1》
제1 실시 형태에서는, 지점 [Pt1-D2]보다 앞의 물표 위치 데이터를 삭제 또는 씨닝하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 선회 지점 Pt1로부터 설정 거리 D2만큼 거슬러 올라간 범위에서, 차량의 선회 각도 θt가 설정 각도 θ1 이상으로 되는 지점을, 선회 지점 Pt2로서 검출한다. 그리고, 현재 위치 Pn으로부터 설정 거리 D1까지의 범위, 및 선회 지점 Pt1로부터 선회 지점 Pt2까지의 범위의 물표 위치 데이터를 유지한다. 한편, 그 이외의 지점 [D1-Pt1] 및 선회 지점 Pt2보다 앞의 물표 위치 데이터를 삭제 또는 씨닝한다. 또한, 물표 위치 데이터와 지도 정보를 대조하는 데 있어서 필요해지는 기점은, 적어도 하나 있으면 된다. 따라서, 물표 위치 데이터로서 유지하는 물표 위치 데이터 중에, 선회 지점 Pt1이 포함되어 있으면 되므로, 선회 지점 Pt2는 삭제 또는 씨닝해도 된다.
도 17은, 선회 지점 Pt2에 기초하여, 물표 위치 데이터를 유지하는 구간, 및 물표 위치를 삭제 또는 씨닝하는 구간을 도시한 도면이다.
《응용예 2》
제1 실시 형태에서는, 하나의 선회 지점 Pt1만을 검출하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 선회 지점을 검출하도록 해도 된다. 예를 들어, 현재 위치 Pn으로부터 설정 거리 D3만큼 거슬러 올라간 지점 [Pn-D3]까지의 범위에서, 차량의 선회 각도 θt가 설정 각도 θ1 이상으로 되는 모든 지점을 검출하고, 현재 위치 Pn에 가까운 것부터 순서대로, 선회 지점 Pt1, Pt2, Pt3, ……로 한다. 그리고, 각 선회 지점으로부터 설정 거리 D2만큼 거슬러 올라간 지점까지의 물표 위치 데이터를 유지해도 된다. 이와 같이, 복수의 선회 지점을 검출하고, 각 선회 지점으로부터 설정 거리 D2만큼 거슬러 올라간 범위의 물표 위치 데이터를 유지함으로써, 각 선회 지점을 기점으로 하여 물표 위치 데이터와 지도 정보를 대조할 수 있으므로, 자기 위치의 추정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 18은, 복수의 선회 지점을 검출한 상태를 도시하는 도면이다.
여기서는, 선회 지점 Pt1, Pt2, Pt3, Pt4를 검출하고 있다. 이 경우, 현재 위치 Pn으로부터 설정 거리 D1만큼 거슬러 올라간 지점 [Pn-D1]까지의 범위, 선회 지점 Pt1로부터 설정 거리 D2만큼 거슬러 올라간 지점 [Pt1-D2]까지의 범위, 선회 지점 Pt2로부터 설정 거리 D2만큼 거슬러 올라간 지점 [Pt2-D2]까지의 범위, 선회 지점 Pt3로부터 설정 거리 D2만큼 거슬러 올라간 지점 [Pt3-D2]까지의 범위, 및 선회 지점 Pt4로부터 설정 거리 D2만큼 거슬러 올라간 지점 [Pt4-D2]까지의 범위의 모든 물표 위치 데이터를 유지한다. 한편, 그 이외의 물표 위치 데이터, 즉, 지점 [Pn-D1]로부터 선회 지점 Pt1까지의 범위, 지점 [Pt1-D2]로부터 선회 지점 Pt2까지의 범위, 지점 [Pt2-D2]로부터 선회 지점 Pt3까지의 범위, 지점 [Pt3-D2]로부터 선회 지점 Pt4까지의 범위, 및 지점 [Pt4-D2]보다 이전의 물표 위치 데이터를, 삭제 또는 씨닝한다.
이와 같이, 복수의 선회 지점을 검출하는 경우, 현재 위치 Pn으로부터 설정 거리 D1만큼 거슬러 올라간 범위에서, 물표 위치 검출부(31)가 검출한 물표 위치 데이터의 데이터양에 따라, 설정 각도 θ1을 가변하도록 해도 된다. 예를 들어, 현재 위치 Pn으로부터 설정 거리 D1만큼 거슬러 올라간 범위에서, 물표 위치 검출부(31)가 검출할 수 있었던 연석(23)이나 통행 구분선(24) 등의 물표 수 N이 적을수록, 설정 각도 θ1을 작게 한다. 이와 같이, 물표 수 N이 적을수록 설정 각도 θ1을 작게 함으로써, 보다 완만한 선회이더라도, 선회 지점 Pt1로서 검출되기 쉬워져, 보다 많은 지점에서 선회 지점 Pt1이 설정되고, 물표 위치 데이터를 유지하는 곳이 많이 생겨, 자기 위치를 추정하기 위하여 필요한 물표 수를 확보할 수 있다. 보다 많은 선회 지점을 검출할 수 있으면, 자기 위치를 추정하기 위하여 필요한 물표 위치 데이터를 남기면서, 그 이외의 물표 위치 데이터를 축적하는 데이터양을 감소시킬 수 있기 때문에, 오도메트리 좌표계에서의 축적 오차를 경감하여, 자기 위치의 추정 정밀도가 저하되는 것을 억제할 수 있다.
도 19는, 물표 수 N에 따른 설정 각도 θ1의 설정에 사용하는 맵이다.
이 맵은, 횡축을 물표 수 N으로 하고, 종축을 설정 각도 θ1로 하고 있다. 물표 수 N에 대해서는, 0보다도 큰 N3과, N3보다도 큰 N4를 미리 정하고 있다. 설정 각도 θ1에 대해서는, 0보다도 큰 θMIN과, θMIN보다도 큰 θMAX를 미리 정하고 있다. θMAX는, 예를 들어 60°이고, θMIN은, 예를 들어 30°이다. 물표 수 N은 검출점의 수량이지만, 직선의 누적 길이로 환산해도 된다. 그리고, 물표 수 N이 N4 이상일 때는, 설정 각도 θ1이 θMAX를 유지한다. 또한, 물표 수 N이 N4 내지 N3의 범위에 있을 때는, 물표 수 N이 적을수록, 설정 각도 θ1이 θMAX 내지 θMIN의 범위에서 작아진다.
《대응 관계》
제1 실시 형태에서는, 물표 위치 검출부(31) 및 스텝 S101의 처리가 「물표 위치 검출부」에 대응한다. 이동량 검출부(32), 및 스텝 S102의 처리가 「이동량 검출부」에 대응한다. 물표 위치 축적부(33), 및 스텝 S103, S105의 처리가 「물표 위치 축적부」에 대응한다. 지도 데이터베이스(14)가 「지도 정보 취득부」에 대응한다. 선회 지점 검출부(34), 및 스텝 S104의 처리가 「선회 지점 검출부」에 대응한다. 자기 위치 추정부(35), 및 스텝 S106의 처리가 「자기 위치 추정부」에 대응한다. 설정 거리 D1이 「제1 설정 거리」에 대응한다. 설정 각도 θ1이 「제1 설정 각도」에 대응한다. 설정 거리 D2가 「제2 설정 거리」에 대응한다. 설정 각도 θ2가 「제2 설정 각도」에 대응한다. 설정 거리 D3이 「제3 설정 거리」에 대응한다.
《효과》
다음으로, 제1 실시 형태에 있어서의 주요부의 효과를 기재한다.
(1) 제1 실시 형태에 따른 차량 위치 추정 장치는, 차량의 주위에 존재하는 물표의 위치를 검출하고, 차량의 이동량을 검출하고, 물표의 위치를, 검출한 이동량에 기초하여 물체 위치 데이터로서 축적한다. 또한, 지도 데이터베이스(14)에는, 물표의 위치를 포함하는 지도 정보를 미리 저장해 두고, 물표 위치 데이터와 지도 정보를 대조함으로써, 차량의 자기 위치를 추정한다. 또한, 차량의 이동량으로부터 차량의 선회 지점 Pt1을 검출한다. 그리고, 현재 위치 Pn으로부터 설정 거리 D1까지의 범위, 및 선회 지점 Pt1로부터 설정 거리 D2만큼 거슬러 올라간 지점 [Pt1-D2]까지의 범위의 물표 위치 데이터를 유지한다.
이와 같이, 현재 위치 Pn으로부터 설정 거리 D1까지, 및 선회 지점 Pt1로부터 설정 거리 D2만큼 거슬러 올라간 지점 [Pt1-D2]까지의 물표 위치 데이터를 유지하므로, 선회 지점 Pt1을 기점으로 하여 물표 위치 데이터와 지도 정보를 대조하여, 자기 위치를 일의적으로 추정할 수 있다. 또한, 그 이외 지점 [D1-Pt1] 및 지점 [Pt1-D2]보다 앞의 물표 위치 데이터를 삭제 또는 씨닝하므로, 물표 위치 데이터의 데이터양이 증대되는 것을 억제하여, 적절히 조정할 수 있다.
(2) 제1 실시 형태에 따른 차량 위치 추정 장치는, 선회 각도 θt가 설정 각도 θ1 이상으로 된 지점을 선회 지점 Pt로서 검출하고, 현재 위치 Pn으로부터 설정 거리 D1만큼 거슬러 올라간 범위에서, 물표 위치 검출부(31)가 검출한 물표 수 N이 적을수록, 설정 각도 θ1을 작게 한다.
이와 같이, 물표 수 N이 적을수록 설정 각도 θ1을 작게 함으로써, 보다 많은 지점에서 선회 지점 Pt1이 설정되어, 물표 위치 데이터를 유지하는 곳이 많이 생겨, 유지하는 물표 수를 많게 할 수 있다. 자기 위치의 추정 정밀도를 확보할 수 있는 물표 위치 데이터를 증가시키면서, 그 이외의 물표 위치 데이터를 축적하는 데이터양을 감소시킬 수 있다.
(3) 제1 실시 형태에 따른 차량 위치 추정 장치는, 선회 각도 θt가 설정 각도 θ1 이상으로 된 지점을 선회 지점 Pt로서 검출하고, 현재 위치 Pn으로부터 거슬러 올라가 주행 차선이 직선이고, 또한 직선 거리 L이 길수록, 설정 각도 θ1을 작게 한다.
이와 같이, 직선 거리 L이 길수록, 설정 각도 θ1을 작게 함으로써, 현재 위치 Pn으로부터 거슬러 올라가, 보다 앞쪽의 지점에서 선회 지점 Pt1을 검출하기 쉬워짐으로써, 진행 방향의 기준으로 되는 물표를 유지하기 쉽게 할 수 있으므로, 물표 위치 데이터를 축적하는 데이터양을 감소시킬 수 있다. 또한, 오도메트리 좌표계에서의 축적 오차를 경감하여, 자기 위치의 추정 정밀도가 저하되는 것을 억제할 수 있다.
(4) 제1 실시 형태에 따른 차량 위치 추정 장치는, 선회 지점 Pt1로부터 설정 거리 D2만큼 거슬러 올라간 범위에서, 물표 위치 검출부(31)가 검출한 물표 수 N이 적을수록, 설정 거리 D2를 길게 한다.
이와 같이, 물표 수 N이 적을수록 설정 각도 θ1을 작게 함으로써, 현재 위치 Pn으로부터 거슬러 올라가, 보다 앞쪽의 지점에서 선회 지점 Pt1을 검출하기 쉬워지므로, 물표 위치 데이터를 축적하는 데이터양을 감소시킬 수 있다.
(5) 제1 실시 형태에 따른 차량 위치 추정 장치는, 설정 구간 [(Pp-α) 내지 (Pp+α)] 중 평균 선회 각도 θtAVE가 설정 각도 θ2 이상으로 된 설정 구간 내의 지점을 선회 지점 Pt1로서 검출한다.
이와 같이, 평균 선회 각도 θtAVE가 설정 각도 θ2 이상으로 될 때, 선회 지점 후보 Pp를 최종적인 선회 지점 Pt1로서 검출함으로써, 사행 주행에 의한 오판단을 저감시켜, 선회 지점을, 용이하고도 정확히 판정할 수 있다.
(6) 제1 실시 형태에 따른 차량 위치 추정 장치는, 차량의 진행 방향의 변화에 따라 선회 지점 Pt1을 검출한다.
이와 같이, 차량의 진행 방향의 변화에 따라 선회 각도 θt를 산출하고, 선회 지점 Pt1을 검출함으로써, 오도메트리 좌표계에 있어서의 축적 오차의 영향이나, 또한 장해물을 회피할 때와 같은 자세 변화의 영향을 경감하여, 선회 지점 Pt1을 정확히 검출할 수 있다.
(7) 제1 실시 형태에 따른 차량 위치 추정 장치는, 현재 위치 Pn으로부터 설정 거리 D3만큼 거슬러 올라간 지점 [Pn-D3]보다도 앞의 물표 위치 데이터를 삭제 또는 씨닝한다.
이와 같이, 지점 [Pn-D3]보다도 앞의 물표 위치 데이터를 삭제 또는 씨닝함으로써, 물표 위치 데이터의 데이터양이 증대되는 것을 억제할 수 있다.
(8) 제1 실시 형태에 따른 차량 위치 추정 방법은, 차량의 주위에 존재하는 물표의 위치를 검출하고, 차량의 이동량을 검출하고, 물표의 위치를, 검출한 이동량에 기초하여 물체 위치 데이터로서 축적한다. 또한, 차량의 이동량으로부터 차량의 선회 지점 Pt1을 검출한다. 그리고, 현재 위치 Pn으로부터 설정 거리 D1까지의 범위, 및 선회 지점 Pt1로부터 설정 거리 D2만큼 거슬러 올라간 지점 [Pt1-D2]까지의 범위의 물표 위치 데이터를 유지한다. 또한, 물표의 위치를 포함하는 지도 정보를 지도 데이터베이스(14)로부터 취득하고, 축적한 물표 위치 데이터 및 지도 정보에 있어서의 물표의 위치를 대조함으로써, 차량의 자기 위치를 추정한다.
이와 같이, 현재 위치 Pn으로부터 설정 거리 D1까지 및 선회 지점 Pt1로부터 설정 거리 D2만큼 거슬러 올라간 지점 [Pt1-D2]까지의 물표 위치 데이터를 유지하므로, 선회 지점 Pt1을 기점으로 하여 물표 위치 데이터와 지도 정보를 대조하여, 자기 위치를 일의적으로 추정할 수 있다. 또한, 그 이외의 지점 [D1-Pt1] 및 지점 [Pt1-D2]보다 앞의 물표 위치 데이터를 삭제 또는 씨닝하므로, 물표 위치 데이터의 데이터양이 증대되는 것을 억제하여, 적절히 조정할 수 있다.
이상, 한정된 수의 실시 형태를 참조하면서 설명했지만, 권리 범위는 그들에 한정되는 것은 아니며, 상기의 개시에 기초하는 실시 형태의 개변은, 당업자에게 있어 자명한 것이다.
11: 차량 위치 추정 장치
12: 레이더 장치
13: 카메라
14: 지도 데이터베이스
15: 센서 군
16: 컨트롤러
21: 차량
22: 노면
23: 연석
24: 통행 구분선
31: 물표 위치 검출부
32: 이동량 검출부
33: 물표 위치 축적부
34: 선회 지점 검출부
35: 자기 위치 추정부

Claims (9)

  1. 차량의 주위에 존재하는 물표의 위치를 검출하는 물표 위치 검출부와,
    상기 차량의 이동량을 검출하는 이동량 검출부와,
    상기 물표 위치 검출부에서 검출한 물표의 위치를, 상기 이동량 검출부에 의하여 검출된 이동량에 기초하여, 물표 위치 데이터로서 축적하는 물표 위치 축적부와,
    상기 물표의 위치를 포함하는 지도 정보를 취득하는 지도 정보 취득부와,
    상기 물표 위치 축적부에 축적한 물표 위치 데이터, 및 상기 지도 정보 취득부에서 취득한 지도 정보에 있어서의 물표의 위치를 대조함으로써, 상기 차량의 자기 위치를 추정하는 자기 위치 추정부와,
    상기 차량의 이동량으로부터 상기 차량의 선회 지점을 검출하는 선회 지점 검출부를 구비하고,
    상기 물표 위치 축적부는,
    적어도 현재 위치로부터 미리 정한 제1 설정 거리만큼 거슬러 올라간 범위에서 상기 물표 위치 데이터, 및 상기 선회 지점으로부터 미리 정한 제2 설정 거리만큼 거슬러 올라간 범위에서 상기 물표 위치 데이터를 유지하는 것을 특징으로 하는, 차량 위치 추정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선회 지점 검출부는,
    차량의 선회 각도가 미리 정한 제1 설정 각도 이상으로 된 지점을, 상기 선회 지점으로서 검출하고,
    현재 위치로부터 상기 제1 설정 거리만큼 거슬러 올라간 범위에서, 상기 물표 위치 검출부가 검출한 상기 물표가 적을수록, 상기 제1 설정 각도를 작게 하는 것을 특징으로 하는, 차량 위치 추정 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 선회 지점 검출부는,
    차량의 선회 각도가 미리 정한 제1 설정 각도 이상으로 된 지점을, 상기 선회 지점으로서 검출하고,
    현재 위치로부터 거슬러 올라가 주행 차선이 직선이고, 또한 직선 거리가 길수록, 상기 제1 설정 각도를 작게 하는 것을 특징으로 하는, 차량 위치 추정 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 물표 위치 축적부는,
    상기 선회 지점으로부터 상기 제2 설정 거리만큼 거슬러 올라간 범위에서, 상기 물표 위치 검출부가 검출한 상기 물표가 적을수록, 상기 제2 설정 거리를 길게 하는 것을 특징으로 하는, 차량 위치 추정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 선회 지점 검출부는,
    차량의 선회 각도가 제1 설정 각도 이상으로 되는 지점을 포함하는 미리 정한 설정 구간 중 평균 선회 각도가 미리 정한 제2 설정 각도 이상으로 된 설정 구간 내의 지점을, 상기 선회 지점으로서 검출하는 것을 특징으로 하는, 차량 위치 추정 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 선회 지점 검출부는,
    차량의 선회 각도가 상기 제1 설정 각도 이상으로 되는 지점을 포함하는 미리 정한 설정 구간 중 평균 선회 각도가 미리 정한 제2 설정 각도 이상으로 된 설정 구간 내의 지점을, 상기 선회 지점으로서 검출하는 것을 특징으로 하는, 차량 위치 추정 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 선회 지점 검출부는,
    차량의 진행 방향의 변화에 기초하여 선회 지점을 검출하는 것을 특징으로 하는, 차량 위치 추정 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 물표 위치 축적부는,
    현재 위치로부터 미리 정한 제3 설정 거리만큼 거슬러 올라간 지점보다도 앞의 상기 물표 위치 데이터를 삭제하는 것을 특징으로 하는, 차량 위치 추정 장치.
  9. 물표 위치 검출부가, 차량의 주위에 존재하는 물표의 위치를 검출하고,
    이동량 검출부가, 상기 차량의 이동량을 검출하고,
    물표 위치 축적부가, 상기 물표 위치 검출부에서 검출한 물표의 위치를, 상기 이동량 검출부에서 검출한 이동량에 기초하여, 물표 위치 데이터로서 축적하고,
    선회 지점 검출부가, 상기 차량의 이동량으로부터 상기 차량의 선회 지점을 검출하고,
    상기 물표 위치 축적부가, 적어도 현재 위치로부터 미리 정한 제1 설정 거리만큼 거슬러 올라간 범위에서 상기 물표 위치 데이터, 및 상기 선회 지점으로부터 미리 정한 제2 설정 거리만큼 거슬러 올라간 범위에서 상기 물표 위치 데이터를 유지하고,
    지도 정보 취득부가, 상기 물표의 위치를 포함하는 지도 정보를 취득하고,
    자기 위치 추정부가, 상기 물표 위치 축적부에 축적한 물표 위치 데이터, 및 상기 지도 정보 취득부에서 취득한 지도 정보에 있어서의 물표의 위치를 대조함으로써, 차량의 자기 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는, 차량 위치 추정 방법.
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