JP2007139680A - 車両位置検出装置および車両位置検出方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】検出した車両位置を補正する。
【解決手段】道路状況検出部11は、車速センサ1によって検出される車速、および、ヨーレートセンサ2によって検出されるヨーレートに基づいて、走行している道路の曲率を算出する。道路状況推定部12は、GPSユニット4によって検出される車両位置、および、地図データベース3に格納されている地図データに基づいて、走行している道路の曲率を推定する。補正量算出部13は、道路状況検出部11によって検出される曲率、および、道路状況推定部12によって推定される曲率に基づいて、GPSユニット4によって検出される車両位置の誤差を検出するとともに、誤差を補正するための補正値を算出する。位置補正部14は、算出された補正値に基づいて、車両位置を補正する。
【選択図】図1
【解決手段】道路状況検出部11は、車速センサ1によって検出される車速、および、ヨーレートセンサ2によって検出されるヨーレートに基づいて、走行している道路の曲率を算出する。道路状況推定部12は、GPSユニット4によって検出される車両位置、および、地図データベース3に格納されている地図データに基づいて、走行している道路の曲率を推定する。補正量算出部13は、道路状況検出部11によって検出される曲率、および、道路状況推定部12によって推定される曲率に基づいて、GPSユニット4によって検出される車両位置の誤差を検出するとともに、誤差を補正するための補正値を算出する。位置補正部14は、算出された補正値に基づいて、車両位置を補正する。
【選択図】図1
Description
本発明は、車両の位置を検出する装置および方法に関する。
従来、ナビゲーション装置の地図データを利用して、カーブに進入する際の適正な速度を演算し、実際の車速が演算速度より高い場合に、警報を発したり、減速制御を行う技術が知られている(特許文献1参照)。
しかしながら、従来の技術において、自車位置の検出に誤差が生じた場合には、地図データに対する車両位置がずれてしまうため、正確な警報または減速制御を行うことができないという問題があった。
本発明による車両位置検出装置および車両位置検出方法は、車両の位置を検出し、検出した車両位置および地図データに基づいて、走行している道路の状況を推定するとともに、車両の走行状態に基づいて、走行している道路の状況を検出し、推定した道路状況、および、検出した道路状況に基づいて、車両位置の誤差を検出して、誤差を補正するための補正値を算出し、車両位置を補正することを特徴とする。
本発明による車両位置検出装置および車両位置検出方法によれば、検出した車両位置および地図データに基づいて推定される道路状況と、車両の走行状態に基づいて検出される道路状況とに基づいて、車両位置の誤差を検出して、誤差を補正するための補正値を算出し、車両位置を補正するので、車両位置を正確に補正することができる。
−第1の実施の形態−
図1は、第1の実施の形態における車両位置検出装置の構成を示す図である。第1の実施の形態における車両位置検出装置は、車速センサ1と、ヨーレートセンサ2と、地図データベース3と、GPSユニット4と、コントローラ10とを備えており、例えば、カーナビゲーション装置に適用して用いられる。
図1は、第1の実施の形態における車両位置検出装置の構成を示す図である。第1の実施の形態における車両位置検出装置は、車速センサ1と、ヨーレートセンサ2と、地図データベース3と、GPSユニット4と、コントローラ10とを備えており、例えば、カーナビゲーション装置に適用して用いられる。
車速センサ1は、車両の速度を検出する。ヨーレートセンサ2は、車両のヨーレートを検出する。GPSユニット4は、GPS衛星から発信されるGPS信号を受信して、自車両の現在位置を検出する。
地図データベース3は、地図データを格納する。この地図データには、ポイントデータ、および、リンクデータが少なくとも含まれている。ポイントデータには、交差点やジャンクション(JCT)等の分岐路があるポイントの位置座標であるノード、および、道路の屈曲を描画するためのポイントの位置座標である補間点のデータが含まれる。リンクは、ポイント間を結ぶ道路に該当するものである。
コントローラ10は、CPU内部で行う処理機能上、道路状況検出部11、道路状況推定部12、補正量算出部13、および、位置補正部14と、メモリ15とを備える。道路状況検出部11は、車速センサ1によって検出される車速、および、ヨーレートセンサ2によって検出されるヨーレートに基づいて、車両が走行している道路の状況を検出する。道路状況推定部12は、GPSユニット4によって検出される車両位置、および、地図データベース3に格納されている地図データに基づいて、車両が走行している道路の状況を推定する。
メモリ15には、道路状況検出部11で検出される道路状況のデータ、および、道路状況推定部12で推定される道路状況のデータが複数格納される。補正量算出部13は、道路状況検出部11によって検出される道路状況、および、道路状況推定部12によって推定される道路状況に基づいて、GPSユニット4によって検出される車両位置の検出誤差を補正するための補正量を算出する。位置補正部14は、補正量算出部13によって算出される補正量に基づいて、GPSユニット4によって検出される車両位置を補正する。
図2は、第1の実施の形態における車両位置検出装置によって行われる処理内容を示すフローチャートである。車両が起動すると、コントローラ10は、ステップS10の処理を開始する。ステップS10およびステップS20の処理は、道路状況検出部11によって行われる。ステップS10では、車速センサ1によって検出される車速、および、ヨーレートセンサ2によって検出されるヨーレートを取得して、ステップS20に進む。
ステップS20では、ステップS10で取得した車速、および、ヨーレートに基づいて、次式(1)より、車両が現在走行している道路の曲率(旋回半径)を算出する。算出した曲率のデータは、メモリ15に保存される。
曲率=車速/ヨーレート (1)
曲率=車速/ヨーレート (1)
ステップS30からステップS50の処理は、道路状況推定部12によって行われる。ステップS30では、GPSユニット4によって検出される車両位置のデータを取得して、ステップS40に進む。ステップS40では、地図データベース3に格納されている地図データ、および、ステップS30で取得した車両位置のデータに基づいて、自車位置の後ろのポイントP1、自車位置の前のポイントP2、および、ポイントP2よりさらに前方に存在するポイントP3を特定し、特定したポイントP1,P2,P3の位置情報を取得する。
図3は、GPSユニット4によって検出された車両位置G1、車両位置G1の後ろのポイントP1、車両位置G1の前のポイントP2、および、ポイントP2よりさらに前方に存在するポイントP3を示す図である。ポイントP1,P2,P3の位置情報を地図データベース3から取得すると、ステップS50に進む。
ステップS50では、ステップS40で取得したポイントP1,P2,P3の位置情報に基づいて、走行している道路の曲率を算出する。図4は、ポイントP1,P2,P3の位置情報に基づいて、道路の曲率を算出する方法を説明するための図である。ポイントP1およびP2を結ぶ線分L1の中点を通る垂線L11と、ポイントP2およびP3を結ぶ線分L2の中点を通る垂線L12との交点P4は、3つのポイントP1,P2,P3を通る円C1の中心となる。この円C1の半径が曲率となる。円C1の半径は、例えば、ポイントP1とP4との間の距離を算出することにより、求めることができる。道路状況推定部12によって算出(推定)された曲率のデータは、メモリ15に保存される。
ステップS50に続くステップS60およびステップS70の処理は、補正量算出部13によって行われる。ステップS60では、所定時間分の曲率データがメモリ15に保存されているか否かを判定する。コントローラ10は、ステップS20およびステップS50で行う曲率算出処理を繰り返し行い、算出した曲率値を、算出した時刻とともに、時系列データとして、メモリ15に保存する。ステップS60では、メモリ15に保存されている曲率データが所定時間分のデータであるか否かを判定する。所定時間分の曲率データが保存されていないと判定すると、ステップS10に戻り、上述したステップS10〜ステップS50の処理を繰り返し行う。一方、所定時間分の曲率データがメモリ15に保存されていると判定すると、ステップS70に進む。
ステップS70では、ステップS20で道路状況検出部11が算出した曲率のデータと、ステップS50で道路状況推定部12が算出した曲率のデータとを比較することにより、GPSユニット4によって検出される自車位置の誤差を検出し、誤差を補正するための補正量を求める。
図5(a)は、道路状況検出部11によって算出された曲率の時系列データに基づいて作成したグラフであり、図5(b)は、道路状況推定部12によって算出された曲率の時系列データに基づいて作成したグラフである。図5(a)および図5(b)のグラフは、いずれも曲率の時間変化を示している。図5(a)に示すグラフのうち、曲率が最も大きいポイントをP11とし、図5(b)に示すグラフのうち、曲率が最も大きいポイントをP12とする。ポイントP11およびポイントP12は、同一の地点を表していると考えられるが、図5(a)および図5(b)から分かるように、道路状況推定部12から出力される曲率のデータは、道路状況検出部11から出力される曲率のデータより、時間T1だけ遅れている。このため、カーナビゲーション装置のディスプレイ(不図示)に表示される地図上には、実際の車両位置に対して、時間T1だけ遅れた車両位置が表示されることになる。従って、補正量算出部13は、時間T1を、時間ズレを補正するための補正量として求める。
ステップS70に続くステップS80では、ステップS70で求めた補正量T1を用いて、GPSユニット4によって検出される自車位置を補正する。自車位置の補正は、位置補正部14によって行われる。ここでは、車速センサ1によって検出される車速、および、補正量T1に基づいて、次式(2)より補正距離を算出し、算出した補正距離に基づいて、車両位置を補正する。
補正距離=車速×T1 (2)
補正距離=車速×T1 (2)
上述したように、道路状況検出部11から出力される曲率データに対して、道路状況推定部12から出力される曲率データが遅れている場合には、式(2)に基づいて算出した補正距離だけ、GPSユニット4によって検出される車両位置を車両進行方向に進める。
第1の実施の形態における車両位置検出装置によれば、GPSユニット4によって検出される車両位置、および、地図データベース3に格納されている地図データに基づいて、走行している道路の状況を検出するとともに、車両の走行状態に基づいて、走行している道路の状況を推定し、推定した道路状況、および、検出した道路状況に基づいて、車両位置の誤差を検出して、誤差を補正するための補正値を算出し、車両位置を補正する。これにより、車両位置を正確に補正することができる。
特に、第1の実施の形態における車両位置検出装置では、車速およびヨーレートに基づいて、道路の曲率を検出するとともに、GPSユニット4によって検出される車両位置および地図データに基づいて、走行している道路の曲率を推定し、検出した曲率および推定した曲率に基づいて、車両位置の検出誤差を検出するので、車両位置の検出誤差を正確に検出して、車両位置を正確に補正することができる。
−第2の実施の形態−
図6は、第2の実施の形態における車両位置検出装置の構成を示す図である。第2の実施の形態における車両位置検出装置は、図1に示す第1の実施の形態における車両位置検出装置の構成に加えて、制御アクチュエータ5を備える。また、コントローラ10aは、道路状況検出部11、道路状況推定部12、補正量算出部13、位置補正部14、メモリ15の他に、制御指令値算出部16を備える。
図6は、第2の実施の形態における車両位置検出装置の構成を示す図である。第2の実施の形態における車両位置検出装置は、図1に示す第1の実施の形態における車両位置検出装置の構成に加えて、制御アクチュエータ5を備える。また、コントローラ10aは、道路状況検出部11、道路状況推定部12、補正量算出部13、位置補正部14、メモリ15の他に、制御指令値算出部16を備える。
制御指令値算出部16は、車両がカーブ路を走行する際に、車両の横加速度が所定値以下になるように車両を制御するための制御指令値を算出する。制御アクチュエータ5は、車両のブレーキを制御するためのブレーキアクチュエータであり、制御指令値算出部16によって算出される制御指令値に基づいて、ブレーキを制御する。
第2の実施の形態における車両位置検出装置では、補正が行われた後の車両位置、車速センサ1によって検出される車速、および、地図データベース3に格納されている地図データに基づいて、車両が適切な速度でカーブ路に進入するように、車両に制動力を加える。
図7は、第2の実施の形態における車両位置検出装置によって行われる処理内容を示すフローチャートである。コントローラ10aは、車両が起動すると、ステップS100の処理を開始する。ステップS100において、位置補正部14は、GPSユニット4によって検出される車両位置のデータを取得して、ステップS110に進む。
ステップS110において、位置補正部14は、補正量算出部13によって算出される補正量T1を用いて、GPSユニット4によって検出される車両位置を補正する。補正量T1を用いて車両位置を補正する方法については、既に説明しているので、ここでは、位置補正方法の詳しい説明は省略する。車両位置を補正すると、ステップS120に進む。
ステップS120からステップS150の処理は、制御指令値算出部16によって行われる。ステップS120では、ステップS110で補正された車両位置、および、地図データベース3に格納されている地図データに基づいて、車両が走行している道路上のポイントのうち、自車両の前方に存在するポイントを3つ特定し、特定した3つのポイントの位置情報を取得する。車両前方に存在する3つのポイントの位置情報を取得すると、ステップS130に進む。
ステップS130では、ステップS120で取得した3つのポイントの位置情報に基づいて、3つのポイントを含む道路(車両がこれから走行する道路)の曲率を算出する。3つのポイントの位置情報に基づいて、道路の曲率を算出する処理は、図2に示すフローチャートのステップS50で行う処理と同じなので、ここでは詳しい説明は省略する。道路の曲率を算出すると、ステップS140に進む。
ステップS140では、車両を制御するための制御指令値を算出する。ここでは、車両の横加速度Gが所定値G1以下になるように車両を制御するための制御指令値を算出する。車速センサ1によって検出される車速をV、ステップS130で算出された曲率をRとすると、車両の横加速度Gは、次式(3)より求めることができる。
G=V2/R (3)
G=V2/R (3)
式(3)により求められる横加速度Gが所定値G1以下になるためには、次式(4)の関係を満たす必要がある。
V2/R≦G1 (4)
従って、車両の速度Vは、次式(5)の関係を満たす必要がある。
V≦√(R×G1) (5)
V2/R≦G1 (4)
従って、車両の速度Vは、次式(5)の関係を満たす必要がある。
V≦√(R×G1) (5)
すなわち、車速センサ1によって検出される車速Vが上式(5)の関係を満たしていれば、車両の横加速度Gは所定値G1以下になるが、車速Vが上式(5)の関係を満たしていない場合には、横加速度Gが所定値G1を越えるため、ブレーキをかけて、車速を低下させる必要がある。従って、制御指令値算出部16は、車速Vが上式(5)の関係を満たすための制御指令値を算出する。例えば、値の異なる複数の車速および曲率に対応する制御指令値を予め実験等によって求めてテーブル化しておき、車速センサ1によって検出される車速、および、ステップS130で算出される曲率と、予め用意したテーブルとに基づいて、制御指令値を求めることができる。車両に制動力を加えるための制御指令値を求めると、ステップS150に進む。
ステップS150では、ステップS140で算出した制御指令値を、制御アクチュエータ5に出力する。制御アクチュエータ5は、受信した制御指令値に基づいて、ブレーキを制御し、車両に制動力を加える。図8は、車両がカーブ路に進入する前に、制御アクチュエータ5によるブレーキ制御によって、車両を減速させる様子を示す図である。
第2の実施の形態における車両位置検出装置によれば、第1の実施の形態で説明した車両位置補正方法を用いて補正した車両位置、車速センサ1で検出される車速、および、地図データベース3に格納されている地図データに基づいて、車両に制動力を加える。これにより、車両がカーブ路に進入する際に、適切な車速になるように制動力を加える車両制動システムにおいて、補正を行った正確な車両位置に基づいた制動制御を行うことができる。
本発明は、上述した各実施の形態に限定されることはない。例えば、車両位置は、GPSユニット4によって検出するものとして説明したが、車速センサおよびジャイロセンサを用いて、自律航法により検出することもできるし、他の機器を用いて検出することもできる。
補正量算出部13は、道路状況検出部11で検出された道路曲率、および、道路状況推定部12で推定された道路曲率に基づいて、GPSユニット4によって検出される車両位置の誤差を検出して、誤差を補正するための補正量を算出したが、道路曲率以外の道路状況に基づいて、位置誤差を検出することもできる。
道路状況推定部12は、自車位置の後ろのポイントP1、自車位置の前のポイントP2、および、ポイントP2よりさらに前方に存在するポイントP3の位置情報に基づいて、曲率を算出(推定)したが、GPSユニット4によって検出される車両位置、および、地図データベース3に格納されている地図データに基づいて曲率を算出する方法は、上述した方法に限られない。
補正量算出部13は、道路状況検出部11で検出された道路曲率、および、道路状況推定部12で推定された道路曲率のデータのうち、曲率値が最も大きいポイントを特定することによって、位置誤差を検出するとともに、誤差を補正するための補正量を算出したが、位置誤差を検出する方法および補正量を算出する方法は、この方法に限定されることはない。例えば、道路状況検出部11で検出された道路曲率のデータ、および、道路状況推定部12で推定された道路曲率のデータ間でデータマッチングを行うことによって、補正量を算出することもできるし、曲率の微分値をそれぞれ求めて比較し、補正量を算出することもできる。
第2の実施の形態では、車両がカーブ路に進入する際の速度が適切な速度になるように、車両に制動力を加えるようにしたが、図示しない警報装置を備えて、車速が式(5)の関係を満たさない場合に、ドライバに警報を発するようにして、ドライバにブレーキ操作を促すようにしてもよい。また、ドライバに警報を促しても、ドライバがブレーキ操作を行わない場合に、制動アクチュエータ5によって、ブレーキ制御を行うようにすることもできる。
特許請求の範囲の構成要素と第1および第2の実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、GPSユニット4が車両位置検出手段を、地図データベース3が地図データ格納手段を、道路状況検出部11が道路状況検出手段を、車速センサ1およびヨーレートセンサ2が走行状態検出手段を、道路状況推定部12が道路状況推定手段を、補正量算出部13が補正値算出手段を、位置補正部14が位置補正手段を、制御アクチュエータ5が制動手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する上で、上記の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係に何ら限定されるものではない。
1…車速センサ、2…ヨーレートセンサ、3…地図データベース、4…GPSユニット、5…制御アクチュエータ、10,10a…コントローラ、11…道路状況検出部、12…道路状況推定部、13…補正量算出部、14…位置補正部、15…メモリ、16…制御指令値算出部
Claims (7)
- 車両の位置を検出する車両位置検出手段と、
地図データを格納する地図データ格納手段と、
前記車両位置検出手段によって検出される車両位置、および、前記地図データ格納手段に格納されている地図データに基づいて、走行している道路の状況を推定する道路状況推定手段と、
車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
前記走行状態検出手段によって検出される走行状態に基づいて、走行している道路の状況を検出する道路状況検出手段と、
前記道路状況推定手段によって推定される道路状況、および、前記道路状況検出手段によって検出される道路状況に基づいて、前記車両位置検出手段によって検出される車両位置の誤差を検出して、誤差を補正するための補正値を算出する補正値算出手段と、
前記補正値算出手段によって算出される補正値に基づいて、前記車両位置検出手段によって検出される車両位置を補正する位置補正手段とを備えることを特徴とする車両位置検出装置。 - 請求項1に記載の車両位置検出装置において、
前記道路状況検出手段は、道路の曲率を検出し、
前記道路状況推定手段は、道路の曲率を推定することを特徴とする車両位置検出装置。 - 請求項2に記載の車両位置検出装置において、
前記走行状態検出手段は、車両の速度を検出する車速検出手段、および、車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段を備え、
前記道路状況検出手段は、前記車速検出手段によって検出される車速、および、前記ヨーレート検出手段によって検出されるヨーレートに基づいて、道路の曲率を検出することを特徴とする車両位置検出装置。 - 請求項2または3に記載の車両位置検出装置において、
前記道路状況検出手段および前記道路状況推定手段はそれぞれ、異なるタイミングで複数の曲率を求め、
前記補正値算出手段は、前記道路状況検出手段によって検出される複数の曲率、および、前記道路状況推定手段によって推定される複数の曲率のうち、同一地点の曲率を特定し、特定した同一地点の曲率に基づいて、前記車両位置検出手段によって検出される車両位置の誤差を検出して、誤差を補正するための補正値を算出することを特徴とする車両位置検出装置。 - 請求項2〜4のいずれかに記載の車両位置検出装置において、
前記車速検出手段によって検出される車速、前記位置補正手段によって補正された車両位置、および、前記地図格納手段に格納されている地図データに基づいて、車両に制動力を加える制動手段をさらに備える車両位置検出装置。 - 請求項2〜5のいずれかに記載の車両位置検出装置において、
前記車速検出手段によって検出される車速、前記位置補正手段によって補正された車両位置、および、前記地図格納手段に格納されている地図データに基づいて、乗員に警報を発する警報手段をさらに備えることを特徴とする車両位置検出装置。 - 車両の位置を検出し、
検出した車両位置、および、地図データに基づいて、走行している道路の状況を推定し、
走行中の車両の状態を検出し、
検出した走行状態に基づいて、走行している道路の状況を検出し、
推定した道路状況、および、検出した道路状況に基づいて、車両位置の誤差を検出して、誤差を補正するための補正値を算出し、
算出した補正値に基づいて、車両位置を補正することを特徴とする車両位置検出方法。
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JP2014191487A (ja) * | 2013-03-26 | 2014-10-06 | Yokohama National Univ | 曲率演算装置、曲率線書込装置、曲率演算方法およびプログラム |
JP2019059319A (ja) * | 2017-09-26 | 2019-04-18 | 株式会社Subaru | 車両の走行制御装置 |
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