WO2017168945A1 - 進行方向推定装置 - Google Patents
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Abstract
車両の進行方向を精度良く推定可能な進行方向推定装置を得る。位置検出部と角速度検出部とを備える車両に搭載されて車両の進行方向を推定する進行方向推定装置(11)において、位置検出部で検出され所定の時間間隔で更新される車両の位置の変化に基づいて第一の角度を算出する第一角度演算部(21)と、角速度検出部で検出された車両の回転角速度と位置検出部における車両の位置の検出間隔とに基づいて第二の角度を算出する第二角度演算部(22)と、第一の角度および第二の角度に基づいて車両の進行方向を算出する進行方向演算部(23)とを備える。
Description
本発明は、走行中の車両の進行方向を推定するための進行方向推定装置に関する。
従来の進行方向推定装置として、例えば、特許文献1に記載の進行方向推定装置がある。特許文献1に記載の進行方向推定装置は、GPS(Global Positioning System)受信機から得られる進行方向信号と、回転角速度信号とを入力として、車両の進行方向を推定する。特許文献1に記載の進行方向推定装置は、車両が高速で移動している場合には、進行方向を推定する際に、GPS受信機から得られる進行方向信号への依存度を大きくし、回転角速度信号への依存度を小さくする。一方、車両が低速で移動している場合には、特許文献1に記載の進行方向推定装置は、進行方向を推定する際に、GPS受信機から得られる進行方向信号への依存度を小さくし、回転角速度信号への依存度を大きくする。
従来の進行方向推定装置は、GPS受信機から得られる進行方向信号への依存度と、回転角速度への依存度とを車速に応じて変更して進行方向を演算している。しかし、GPS受信機から得られる進行方向信号と、真に求めたい進行方向との誤差は、必ずしも車速に依存していない。そのため、従来の進行方向推定装置では、必ずしも車両の進行方向を精度良く推定することができなかった。特に、従来の進行方向推定装置では、GPS受信機から得られる車両の位置情報の更新間隔が長い場合には、実際の進行方向に対する推定される進行方向の誤差が大きくなるおそれがあった。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、車両の位置情報の更新間隔が長い場合にも、車両の進行方向を精度良く推定可能な進行方向推定装置を得ることを目的とする。
この発明における進行方向推定装置は、位置検出部と角速度検出部とを備える車両に搭載されて車両の進行方向を推定する進行方向推定装置であって、位置検出部で検出され所定の時間間隔で更新される車両の位置の変化に基づいて第一の角度を算出する第一角度演算部と、角速度検出部で検出された車両の回転角速度と位置検出部で検出される車両の位置の更新間隔とに基づいて第二の角度を算出する第二角度演算部と、第一の角度および第二の角度に基づいて車両の進行方向を算出する進行方向演算部とを備えるものである。
この発明における進行方向推定装置は、位置検出部で検出され所定の時間間隔で更新される車両の位置の変化に基づいて第一の角度を算出する第一角度演算部と、角速度検出部で検出された車両の回転角速度と位置検出部で検出される車両の位置の更新間隔とに基づいて第二の角度を算出する第二角度演算部と、第一の角度および第二の角度に基づいて車両の進行方向を算出する進行方向演算部とを備えるので、車両の位置情報の更新間隔が長い場合にも、車両の進行方向を精度良く推定することが可能となる。
実施の形態1.
図1は、本実施の形態1における進行方向推定装置11を搭載した車両1のシステム構成の一例を示す図である。図1において、車両1は、車輪2、ハンドル3、操舵部4、アンテナ6、衛星信号受信部7、車速センサ8、操舵制御部9、地図配信部10、進行方向推定装置11およびヨーレートセンサ12を備える。図1に示す車両システムでは、操舵部4は、操舵制御部9から入力された操舵指令値に従って動作し、車両1が道路に沿って走行するように操舵制御が行われる。操舵部4は、例えば、EPS(電動パワーステアリング)用モータおよびECU(Elctronic Control Unit)から構成される。ECUは、マイコンなどの計算機およびメモリを備え、専用の電子回路を備えても良い。操舵部4が操舵制御部9からの操舵指令値に従って動作することで、ハンドル3の回転および車輪2の向きを制御することができる。
図1は、本実施の形態1における進行方向推定装置11を搭載した車両1のシステム構成の一例を示す図である。図1において、車両1は、車輪2、ハンドル3、操舵部4、アンテナ6、衛星信号受信部7、車速センサ8、操舵制御部9、地図配信部10、進行方向推定装置11およびヨーレートセンサ12を備える。図1に示す車両システムでは、操舵部4は、操舵制御部9から入力された操舵指令値に従って動作し、車両1が道路に沿って走行するように操舵制御が行われる。操舵部4は、例えば、EPS(電動パワーステアリング)用モータおよびECU(Elctronic Control Unit)から構成される。ECUは、マイコンなどの計算機およびメモリを備え、専用の電子回路を備えても良い。操舵部4が操舵制御部9からの操舵指令値に従って動作することで、ハンドル3の回転および車輪2の向きを制御することができる。
アンテナ6は、車両1の外部の衛星5から送信される衛星信号を受信し、受信した衛星信号を衛星信号受信部7へと出力する。衛星5は、例えば、複数のGPS(Global Positioning System)衛星により構成される。なお、本実施の形態では、衛星5がGPS衛星により構成される場合を示すが、これに限定されることはなく、GLONASS(Global Navigation Satellite System)等の他の測位衛星を用いてもよい。
衛星信号受信部7はGPS受信機で構成され、アンテナ6で受信した衛星信号を処理し、車両1の位置を検出して位置信号を生成する。衛星信号受信部7は、更新間隔T毎に車両1の位置を検出し、位置信号を更新する。すなわち、更新間隔Tは、衛星信号受信部7における車両1の位置の検出間隔であり、衛星信号受信部7から出力される位置信号の更新間隔である。また、衛星信号受信部7は、位置信号を地図配信部10および進行方向推定装置11へと出力する。すなわち、衛星信号受信部7は、車両1の位置を検出する位置検出部として機能する。なお、本実施の形態では、衛星信号受信部7としてGPS受信機を用いる構成としたが、GLONASS等の他のシステムに対応した受信機を用いてもよい。また、検出する位置を高精度とするために、衛星信号受信部7は、衛星5から補正情報を取得する構成、または、インターネット経由で補正情報を取得する構成としても良い。また、衛星信号受信部7は、DGPS(Differential GPS)に対応した構成としてもよい。
ヨーレートセンサ12は、車両1の回転角速度であるヨーレートを検出し、検出されたヨーレートを操舵制御部9および進行方向推定装置11へと出力する。すなわち、ヨーレートセンサ12は、車両1の回転角速度を検出する角速度検出部として機能する。進行方向推定装置11は、ヨーレートセンサ12から入力されたヨーレート、衛星信号受信部7から入力された位置信号に基づいて、車両1の進行方向を推定し、操舵制御部9へと出力する。なお、本実施の形態の進行方向推定装置11は、衛星信号受信部7における車両1の位置の更新間隔T毎に、車両1の進行方向を推定する。言い換えると、本実施の形態の進行方向推定装置11は、衛星信号受信部7において車両1の位置が検出されるたびに、車両1の進行方向を推定する。進行方向推定装置11で求められる進行方向は、例えば、所定の方向からの角度で表される。進行方向推定装置11は、例えばECUで構成される。なお、進行方向推定装置11の内部構成および動作の詳細については、後述する。
地図配信部10は、衛星信号受信部7からの位置信号に基づいて、地図上における車両1の位置および車両1の前方の道路情報を出力する。地図配信部10は、道路情報として、例えば走行する車線における各地点の緯度および経度、車線数、曲率等を出力する。なお、地図配信部10は、進行方向推定装置11から出力される車両1の進行方向を入力として、車両1の位置および車両1の前方の道路情報を、車両1もしくは車両1の周辺の位置を原点とし、車両1の進行方向を所定の座標軸とする座標系へ変換したものを出力してもよい。地図配信部10は、例えばECUで構成される。
車速センサ8は、車両1の走行速度を検出し、検出された車速Vを操舵制御部9へ出力する。なお、図1に示す車両1では、4つの車輪2に設置された車速センサ8のうち、1つの車速センサ8から車速Vが検出される構成としているが、他の構成とすることもできる。例えば、4つの車速センサ8で検出された速度の平均を車速Vとしても良い。または、車両1の後方の2つの車輪2に設置された車速センサ8を用いて、2つの車速センサ8で検出された速度の平均を車速Vとしてもよい。
操舵制御部9は、操舵部4へ送信する操舵指令値を生成するECUとして構成される。操舵制御部9は、車速センサ8から入力された車速Vと、進行方向推定装置11から入力された進行方向と、地図配信部10から入力された車両の位置および道路情報と、ヨーレートセンサ12から入力されたヨーレートとに基づいて、目標とする操舵角を求め、操舵指令値として操舵部4へと出力する。また、操舵制御部9は、操舵部4の状態を取得する。なお、図1では、衛星信号受信部7と進行方向推定装置11とは別の構成としたが、1つの構成としてもよく、例えば同じECUの中で両方の処理を行ってもよい。さらに、操舵制御部9も含めて1つの構成としてもよい。
次に、進行方向推定装置11の構成および動作について、図2および図3を参照しながら説明する。図2は、本実施の形態の進行方向推定装置11の概略構成と、周辺のブロックとを示すブロック図である。また、図3は、本実施の形態の進行方向推定装置11の処理手順の一例を示すフローチャートである。図2において、進行方向推定装置11は、第一角度演算部21と、第二角度演算部22と、進行方向演算部23とを有する。以下、図3も用いて進行方向推定装置11の具体的な動作を説明する。
まず、第一角度演算部21は、衛星信号受信部7から現在の車両1の位置を取得する(S1)。なお、第一角度演算部21は、衛星信号受信部7における車両1の位置の更新間隔T毎に、車両1の位置を取得する。ここで、現在の車両1の位置とは、衛星信号受信部7において検出された最新の車両1の位置を意味する。言い換えると、現在の車両1の位置とは、衛星信号受信部7において過去の直近の更新時刻で更新された車両1の位置である。第一角度演算部21は、前回に取得した車両1の位置も記憶する。前回に取得した車両1の位置は、現在の車両1の位置と比較して、更新間隔Tだけ過去における車両1の位置となる。すなわち、前回に取得した車両1の位置とは、衛星信号受信部7において検出された最新の車両1の位置と比較して、1つ前の検出時刻に検出された車両1の位置となる。言い換えると、前回に取得した車両1の位置とは、衛星信号受信部7において最新の車両1の位置に更新される直前の車両1の位置となる。進行方向推定装置11が、車両1の進行方向を推定する時刻を現在の時刻とすると、現在の車両1の位置は、現在に最も近い過去の更新時刻T1で更新された車両1の位置である。また、前回に取得した車両1の位置とは、更新時刻T1よりも更新間隔Tだけ過去に更新された車両1の位置である。次に、第一角度演算部21は、現在の車両1の位置(Xn、Yn)および前回に取得した車両1の位置(Xn-1、Yn-1)に基づいて、第一の角度を演算する(S2)。
図4は、本実施の形態の進行方向推定装置11における第一角度演算部21の動作を説明するための図である。図4において、例えば、X方向は経度方向(東西方向)の位置、Y方向は緯度方向(南北方向)の位置を表す。また、図4は、前回に取得した車両1の位置31(Xn-1、Yn-1)から現在の車両1の位置32(Xn、Yn)まで車速Vで移動することを表しており、VcosθGは車速のX方向成分、VsinθGは車速のY方向成分である。ここで、Xn、Ynは、基準位置からの相対位置として、それぞれ経度方向、緯度方向の位置を表した位置とする。
なお、本実施の形態では、基準位置として現在の車両1の位置32(Xn、Yn)を使用するが、車両1の近傍の所定の位置を基準位置としてもよい。Xn、Ynの単位は、m(メートル)とする。衛星信号受信部7から入力される車両1の位置信号が経度と緯度とで表されている場合には、第一角度演算部21は、位置信号をXn、Ynに換算する。第一角度演算部21は、現在の車両1の位置32(Xn、Yn)および前回に取得した車両1の位置31(Xn-1、Yn-1)を用いて、式(1)によって第一の角度θGを算出する。式(1)において、arctan()は逆正接を求める関数である。以上が、図3のS2における第一角度演算部21の動作である。
次に、第二角度演算部22は、ヨーレートセンサ12から入力されるヨーレートγと、衛星信号受信部7から入力される車両1の位置の更新間隔Tとを用いて、式(2)によって第二の角度θCを算出する(S3)。なお、本実施の形態の進行方向推定装置11では、車両1の位置の更新間隔Tは、予め定められた更新間隔、例えば1秒を用いる。したがって、衛星信号受信部7から入力される更新間隔Tは、固定値となる。更新間隔Tが固定値であれば、衛星信号受信部7から更新間隔Tを入力する代わりに、第二角度演算部22が更新間隔Tを予め記憶しておいてもよい。なお、通常は、第二角度演算部22は、ヨーレートセンサ12から入力された最新のヨーレートγを用いて第二の角度θCを算出する。
次に、進行方向演算部23は、第一角度演算部21によって算出された第一の角度θGと、第二角度演算部22によって算出された第二の角度θCを用いて、式(3)によって車両1の進行方向Ψを算出する(S4)。
次に、進行方向推定装置11は、処理を終了すべきか否かを判断する(S5)。処理を終了すべきと判断すると、進行方向推定装置11は処理を終了する。処理を終了すべきではないと判断すると、進行方向推定装置11の処理はS6へと移行する。S6では、進行方向推定装置11は、S1で第一角度演算部21が車両1の位置を取得してからの経過時間が、更新間隔Tに達したか否かを判断する。更新間隔Tだけの時間が経過していない場合、進行方向推定装置11は、更新間隔Tだけの時間が経過するまで待機する。更新間隔Tだけの時間が経過した場合、進行方向推定装置11の処理はS1へと戻る。
進行方向推定装置11は、以上のように動作して、車両1の進行方向Ψを推定する。ここで、進行方向演算部23が、第一の角度θGに第二の角度θCを加算して、車両1の進行方向Ψを算出する理由を説明する。図5は、本実施の形態の進行方向推定装置11の動作を説明するための図である。図5において、例えば、X方向は経度方向(東西方向)の位置、Y方向は緯度方向(南北方向)の位置を表す。図5に示すように、定常的に旋回を行っている車両1において、車両1の位置が(Xn-1、Yn-1)から(Xn、Yn)へと変化した時、車両1の位置から求められる第一の角度は、図5に示すθGとなる。ところが、車両1は図5に示すように旋回円の接線方向を向いているため、実際の車両の進行方向Ψとの間に誤差が発生してしまう。この誤差は、衛星信号受信部7における車両1の位置の更新間隔Tが長くなるほど大きくなる。
そこで、時刻nTにおける車速をVnとし、位置の更新間隔Tの間の車速Vnの変化が十分小さいと近似した場合に、図5に示す時刻(n-1)Tから時刻nTにおける車両1の位置の変化は、式(4)および式(5)で表わされる。時刻(n-1)Tにおける車両1の位置は(Xn-1、Yn-1)、時刻nTにおける車両1の位置は(Xn、Yn)である。ここで、式における添字nは、時刻nTにおける各変数を表わす。なお、nは整数である。
式(1)、式(4)、式(5)より、車両1の位置変化から計算される時刻nTにおける第一の角度θGnは式(6)で表わされる。また、式(6)より、時刻nTにおける実際の車両1の進行方向Ψnは、式(7)で表わされる。よって、進行方向演算部23において、時刻nTにおける第一の角度θGnに、時刻nTにおける第二の角度θCnを加算することにより、時刻nTにおける実際の車両1の進行方向Ψnを推定することができる。以上で述べたことから、進行方向演算部23は、第一の角度θGに第二の角度θCを加算して、車両1の進行方向Ψを算出する。
次に、操舵制御部9および操舵部4の動作について述べる。操舵制御部9は、地図配信部10から入力される車両1の位置と、地図配信部10から入力される車両1が走行する前方の道路情報と、進行方向推定装置11から入力される車両の進行方向と、ヨーレートセンサ12から入力される車両のヨーレートとに基づいて、例えば式(8)によって車両1が道路に沿って走行するために必要な操舵角を求めて、操舵指令値θrefとして操舵部4へと出力する。
式(8)において、k1、k2、k3はそれぞれ制御ゲインである。図6は、本実施の形態の進行方向推定装置11を搭載した車両システムの動作を説明するための図であり、特に操舵制御部9の動作を説明するための図である。図6を用いて、式(8)におけるyLd、eLdについて説明する。式(8)におけるyLdは、現在の進行方向に距離Ldだけ進んだ位置33と、目標コース34との距離の差である。ここで、距離Ldは、現在の車速Vで、所定時間Tdだけ進んだ場合の距離である。また、式(8)におけるeLdは、現在の進行方向に距離Ldだけ進んだ位置33と、目標コース34との角度の差である。
操舵部4は、操舵制御部9から入力された操舵指令値に基づいて操舵を行い、道路に沿って車両1を走行させる。以上のように、本実施の形態の進行方向推定装置11は、位置検出部(衛星信号受信部7)で検出された車両1の位置に基づいて第一の角度を算出する第一角度演算部21と、角速度検出部(ヨーレートセンサ12)で検出された車両1の回転角速度と位置検出部における車両1の位置の更新間隔とに基づいて第二の角度を算出する第二角度演算部22と、第一の角度および第二の角度に基づいて車両1の進行方向を算出する進行方向演算部23とを備える。本実施の形態の進行方向推定装置11によれば、
車両1の位置情報の更新間隔が長い場合にも、車両1の進行方向を精度よく推定することが可能となる。
車両1の位置情報の更新間隔が長い場合にも、車両1の進行方向を精度よく推定することが可能となる。
図7は、本実施の形態の進行方向推定装置11を搭載した車両システムのハードウェア構成の一例を示す図である。ECU13aは、操舵制御部9および進行方向推定装置11の機能を実現する。また、ECU13bは、地図配信部10の機能を実現する。地図配信部10の機能は、別に搭載されるカーナビゲーション装置の機能を使用して実現することもできる。また、ECU13cおよびモータ15は、操舵部4の機能を実現する。また、GPS受信機14は、衛星信号受信部7の機能を実現する。
実施の形態2.
実施の形態1における進行方向推定装置11は、衛星信号受信部7における車両1の位置の更新間隔T毎に、車両1の進行方向を推定していた。しかし、車両1の位置の更新間隔Tよりも、進行方向推定装置11における進行方向の推定間隔Taが短い場合も考えられる。例えば、T=1秒、Ta=30ミリ秒の場合である。本実施の形態の進行方向推定装置11は、このような場合を想定したものである。
実施の形態1における進行方向推定装置11は、衛星信号受信部7における車両1の位置の更新間隔T毎に、車両1の進行方向を推定していた。しかし、車両1の位置の更新間隔Tよりも、進行方向推定装置11における進行方向の推定間隔Taが短い場合も考えられる。例えば、T=1秒、Ta=30ミリ秒の場合である。本実施の形態の進行方向推定装置11は、このような場合を想定したものである。
図8は、本実施の形態の進行方向推定装置11の概略構成と、周辺のブロックとを示すブロック図である。本実施の形態の進行方向推定装置11が搭載される車両1のシステム構成は、図1と同様である。図8において、進行方向推定装置11は、第一角度演算部21と、第二角度演算部22と、第三角度演算部24と、進行方向演算部23bとを有する。本実施の形態の進行方向推定装置11において、第一角度演算部21および第二角度演算部22は、実施の形態1におけるものと同様のものであり、衛星信号受信部7における車両1の位置の更新間隔T毎に、第一の角度θGおよび第二の角度θCを算出する。
第三角度演算部24は、ヨーレートセンサ12から入力されるヨーレートγを用いて、進行方向の推定間隔Ta毎に、第三の角度を算出する。進行方向演算部23bは、第一の角度と、第二の角度と、第三の角度とに基づいて、進行方向の推定間隔Ta毎に、車両1の進行方向を求める。図9は、本実施の形態の進行方向推定装置11の動作を説明するための図である。説明を簡単にするため、図9では、車両1の位置の更新間隔Tは、進行方向の推定間隔Taの3倍であるものとしている。図9において、横軸は時刻を表し、縦軸は進行方向を表す。また、図9において、進行方向は所定方向からの角度で表される。
図9に示すように、本実施の形態の進行方向推定装置11は、時刻nTにおいて、第一の角度θGに第二の角度θCを加算して、進行方向Ψnを推定する。この動作は、実施の形態1で述べた動作と同様である。ここで、時刻nTは、衛星信号受信部7が車両1の位置を最新の情報に更新した時刻T1と同一とする。時刻nTから時刻(n+1)Tまでの間においては、進行方向推定装置11は、進行方向の推定間隔Ta毎に、ヨーレートγを積分した値を加算して新たな進行方向とする。ヨーレートγの積分値を積算したものが第三の角度である。ヨーレートγとしては、随時検出された値を用いればよい。ただし、ヨーレートとして、時刻nTにおけるヨーレートγnを用いれば、時刻nTから時刻(n+1)Tまでの間においては、ヨーレートγnは変化しないため、積分値は時刻nTにおけるヨーレートγnと、時刻nTからの経過時間との積で計算できる。図9において、時刻nT+Taにおける第三の角度は、ヨーレートγnと時間Taとの積で求められる。また、図9において、時刻nT+2Taにおける第三の角度は、ヨーレートγnと時間2Taとの積で求められる。
第三角度演算部24は、車両1の位置の更新間隔T毎に、第三の角度をリセットして0にする。したがって、時刻nTにおいては、第三の角度は0となる。時刻nTから時刻(n+1)Tまでの間においては、第三角度演算部24は、進行方向の推定間隔Ta毎に、時刻nTからの経過時間分のヨーレートγを積分し、第三の角度として出力する。すなわち、第三の角度は、衛星信号受信部7が車両1の位置を更新した後の経過時間分のヨーレートを積分したものである。進行方向演算部23bは、進行方向の推定間隔Ta毎に、第一の角度と、第二の角度と、第三の角度とを加算して、車両1の進行方向を求める。
図10は、本実施の形態の進行方向推定装置11の処理手順の一例を示すフローチャートである。図10を用いて、本実施の形態の進行方向推定装置11の処理を説明する。まず、第三角度演算部24は、第三の角度をリセットし、第三の角度の値を0にする(S7)。次に、第一角度演算部21は、衛星信号受信部7から現在の車両1の位置を取得する(S1)。次に、第一角度演算部21は、現在の車両1の位置と、前回に取得した車両1の位置とに基づいて、第一の角度を演算する(S2)。次に、第二角度演算部22は、ヨーレートセンサ12から入力されるヨーレートγと、衛星信号受信部7から入力される車両1の位置の更新間隔Tとを用いて、第二の角度θCを算出する(S3)。なお、S1、S2およびS3の処理は、実施の形態1における処理と同様である。
次に、進行方向演算部23は、第一の角度と、第二の角度と、第三の角度とを用いて、車両1の進行方向を算出する(S4)。なお、第三の角度がリセットされた状態では、S4の処理は、実施の形態1における処理と同様となる。次に、進行方向推定装置11は、処理を終了すべきか否かを判断する(S5)。処理を終了すべきと判断すると、進行方向推定装置11は処理を終了する。処理を終了すべきではないと判断すると、進行方向推定装置11の処理はS6へと移行する。S6では、進行方向推定装置11は、S1で第一角度演算部21が車両1の位置を取得してからの経過時間が、更新間隔Tに達したか否かを判断する。更新間隔Tだけの時間が経過していない場合、進行方向推定装置11の処理はS8へと移行する。更新間隔Tだけの時間が経過した場合、進行方向推定装置11の処理はS7へと戻る。
S8では、進行方向推定装置11は、S4で進行方向演算部23が車両1の進行方向を算出してからの経過時間が、推定間隔Taに達したか否かを判断する。推定間隔Taだけの時間が経過していない場合、進行方向推定装置11は、推定間隔Taだけの時間が経過するまで待機する。推定間隔Taだけの時間が経過した場合、進行方向推定装置11の処理はS9へと移行する。S9では、第三角度演算部24は、第三の角度を算出する。S9の処理が終わると、進行方向推定装置11の処理はS4へと戻る。本実施の形態の進行方向推定装置11は、以上のように動作する。
本実施の形態の進行方向推定装置11によれば、車両1の位置の更新間隔T毎に進行方向を更新するよりも進行方向の出力が連続的となる。したがって、本実施の形態の進行方向推定装置11を搭載した車両1では、操舵制御部9における操舵指令値の値を滑らかにすることが可能となり、乗員の乗り心地を改善することが可能となる。なお、ここでは進行方向推定装置11について説明したが、進行方向推定装置11の外部に、時刻nTから時刻(n+1)Tまでの間の車両1の位置を補間する構成を備え、本実施の形態の進行方向推定装置11と合わせて車両に搭載してもよい。
実施の形態3.
実施の形態1における進行方向推定装置11においては、衛星信号受信部7における車両1の位置の更新間隔Tは、予め定められた時間間隔であるとした。しかし、車両1の位置の更新間隔Tは、必ずしも予め定められた時間間隔である必要はない。本実施の形態の進行方向推定装置11は、車両1の位置の更新間隔Tが予め定められていない場合を想定したものである。
実施の形態1における進行方向推定装置11においては、衛星信号受信部7における車両1の位置の更新間隔Tは、予め定められた時間間隔であるとした。しかし、車両1の位置の更新間隔Tは、必ずしも予め定められた時間間隔である必要はない。本実施の形態の進行方向推定装置11は、車両1の位置の更新間隔Tが予め定められていない場合を想定したものである。
図11は、本実施の形態の進行方向推定装置11の概略構成と、周辺のブロックとを示すブロック図である。本実施の形態の進行方向推定装置11が搭載される車両1のシステム構成は、基本的には図1と同様である。ただし、衛星信号受信部7は、位置信号が更新された時刻の情報を位置信号に付加して出力するものとする。図11において、進行方向推定装置11は、第一角度演算部21と、第二角度演算部22bと、進行方向演算部23と、更新間隔演算部25とを有する。本実施の形態の進行方向推定装置11において、第一角度演算部21および進行方向演算部23は、実施の形態1におけるものと同様のものである。また、本実施の形態の進行方向推定装置11において、第二角度演算部22bは、車両1の位置の更新間隔Tが更新間隔演算部25から入力される点を除いては、実施の形態1におけるものと同様のものである。
更新間隔演算部25は、衛星信号受信部7から出力される位置信号が更新された時刻の情報を参照し、更新された時刻の差分を計算して更新間隔Tを求める。衛星5から送信される衛星信号には時刻情報も含まれているため、衛星信号受信部7は、この情報を利用して位置を検出した時刻を出力する。本実施の形態の進行方向推定装置11によれば、衛星信号受信部7から出力される位置情報の更新間隔が変動した場合や、不連続になった場合にも、車両1の進行方向を精度よく推定することが可能となる。
実施の形態4.
実施の形態1における進行方向推定装置11は、車両1の位置の更新間隔Tの間における車速の変化が十分小さいと仮定して構成されていた。しかし、車両1の位置の更新間隔Tの間において、必ずしも車速は一定ではない。本実施の形態の進行方向推定装置11は、車両1の位置の更新間隔Tの間において、無視できない程度に車速が変化する場合を想定したものである。
実施の形態1における進行方向推定装置11は、車両1の位置の更新間隔Tの間における車速の変化が十分小さいと仮定して構成されていた。しかし、車両1の位置の更新間隔Tの間において、必ずしも車速は一定ではない。本実施の形態の進行方向推定装置11は、車両1の位置の更新間隔Tの間において、無視できない程度に車速が変化する場合を想定したものである。
図12は、本実施の形態の進行方向推定装置11の概略構成と、周辺のブロックとを示すブロック図である。本実施の形態の進行方向推定装置11が搭載される車両1のシステム構成は、加速度センサ16を新たに備える他は、図1と同様である。加速度センサ16は、車両1の前後方向の加速度(進行方向の加速度)を検出する。図12において、進行方向推定装置11は、第一角度演算部21と、第二角度演算部22cと、進行方向演算部23と、更新間隔演算部25とを有する。本実施の形態の進行方向推定装置11において、第一角度演算部21および進行方向演算部23は、実施の形態1におけるものと同様のものである。また、本実施の形態の進行方向推定装置11において、更新間隔演算部25は、実施の形態3におけるものと同様のものである。
第二角度演算部22cは、ヨーレートセンサ12から入力されるヨーレートγと、更新間隔演算部25から入力される車両1の位置の更新間隔Tとを用いて、式(9)によって第二の角度θCを算出する。式(9)において、kaは、加速度センサで検出される加速度に応じて変化する係数である。式(9)は、係数kaが乗算されている他は、式(2)と同一である。進行方向演算部23は、第一の角度と第二の角度とを加算して、車両1の進行方向を求める。
車速の変化が十分小さいと仮定して進行方向を推定すると、車両1が加速している場合には車両1の進行方向を実際よりも大きく推定してしまい、車両1が減速している場合には車両1の進行方向を実際よりも小さく推定してしまう。したがって、本実施の形態の進行方向推定装置11において、第二角度演算部22cは、車両1の加速度に基づいて、係数kaの値を調整し、第二の角度θCの大きさを調整する。具体的には、本実施の形態の進行方向推定装置11において、第二角度演算部22cは、車両1が加速中の場合には係数kaを1よりも小さくし、車両1が減速中の場合には係数kaを1よりも大きくする。また、第二角度演算部22cは、車両1の加速の度合いが大きいほど係数kaの値を大きくし、車両1の減速の度合いが大きいほど係数kaの値を小さくする。なお、車両1が加速も減速もしていない場合には、係数kaの値は1となる。この場合、式(9)は式(2)と同一となる。本実施の形態の進行方向推定装置11によれば、車両1が加減速中であっても、より高精度に進行方向を推定することが可能となる。
1 車両、2 車輪、3 ハンドル、4 操舵部、5 衛星、6 アンテナ、7 衛星信号受信部、8 車速センサ、9 操舵制御部、10 地図配信部、11 進行方向推定装置、12 ヨーレートセンサ、13a、13b ECU、14 GPS受信機、15 モータ、16 加速度センサ、21 第一角度演算部、22、22b、22c 第二角度演算部、23、23b 進行方向演算部、24 第三角度演算部、25 更新間隔演算部、31 前回に取得した車両の位置、32 現在の車両の位置、33 現在の進行方向に進んだ位置、34 目標コース。
Claims (6)
- 位置検出部と角速度検出部とを備える車両に搭載されて前記車両の進行方向を推定する進行方向推定装置であって、
前記位置検出部で検出され所定の時間間隔で更新される前記車両の位置の変化に基づいて第一の角度を算出する第一角度演算部と、
前記角速度検出部で検出された前記車両の回転角速度と前記位置検出部で検出される前記車両の位置の更新間隔とに基づいて第二の角度を算出する第二角度演算部と、
前記第一の角度および前記第二の角度に基づいて前記車両の進行方向を算出する進行方向演算部と
を備えることを特徴とする進行方向推定装置。 - 前記第一角度演算部は、前記車両の最新の位置と、前記最新の位置に更新される直前の前記車両の位置との間の変化に基づいて前記第一の角度を算出することを特徴とする請求項1に記載の進行方向推定装置。
- 前記第二角度演算部は、前記回転角速度γと前記更新間隔Tとを用いて、θc=(γ×T)/2の演算によって前記第二の角度θcを算出することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の進行方向推定装置。
- 前記位置検出部が前記車両の位置を最新の位置に更新した時刻からの経過時間における前記回転角速度を積分して第三の角度を算出する第三角度演算部を備え、
前記進行方向演算部は、前記第一の角度、前記第二の角度および前記第三の角度に基づいて前記車両の進行方向を算出する
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の進行方向推定装置。 - 前記第二角度演算部は、外部に備えられる加速度センサで検出された前記車両の加速度に基づいて、前記第二の角度の大きさを調整することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の進行方向推定装置。
- 前記第二角度演算部は、前記車両が加速している場合には、前記車両が減速している場合と比較して、前記第二の角度を小さくすることを特徴とする請求項5に記載の進行方向推定装置。
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