JP4366660B2 - 方位センサの補正係数演算装置及び演算プログラム - Google Patents
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Description
以下に、本発明の第一の実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態においては、本発明に係る方位センサの補正係数演算装置1を備える車両の自車位置認識装置2を例として説明する。図1は、本実施形態に係る自車位置認識装置2の概略構成を示すブロック図である。
以下、図1に基づいて、自車位置認識装置2の各部の構成について詳細に説明する。なお、自車位置認識装置2の各機能部及び手段は、CPU等の演算処理装置を中核部材として、入力されたデータに対して種々の処理を行うための機能部がハードウエア又はソフトウエア(プログラム)或いはその両方により実装されて構成されている。
図2は、方位変更(右折)の前後におけるGPS情報とジャイロ情報との関係の一例を示す模式図である。この図においては、GPS軌跡LgがGPS情報に基づく自車位置の移動軌跡を表し、センサ軌跡Lsがパルス数情報及びジャイロ情報に基づいて演算された自車位置の移動軌跡を表している。GPS軌跡Lg上には、演算に使用されるGPS情報A1〜A3、B1〜B3等が丸印で表され、それらの各GPS情報に示される進行方位が矢印で表されている。また、センサ軌跡Ls上には、演算に使用される所定点の位置が丸印で表されている。ここで、センサ軌跡Ls上の各点は、トリップ数を基準として規定されており、このトリップ数によりGPSトリップ数情報を有する各GPS情報と関連付けられている。
また、本例では、後方領域arBは、現在点Pg0から100トリップ進行方向後方に遡った点を基準点としてそこから3個前までのGPS情報B1〜B3を選択した上で、GPS情報B1のGPSトリップ数情報に示されるトリップ数に対して10トリップ進行方向前方に進んだ点Pg2を前端とし、GPS情報B3のGPSトリップ数情報に示されるトリップ数に対して10トリップ進行方向後方に遡った点Pg3を後端とする領域に設定している。なお、ここでは、GPS情報の名称は、進行方向前方側から順にB1、B2、B3としている。また、GPS情報B1、B2、B3にそれぞれ対応するセンサ軌跡Ls上の点はPb1、Pb2、Pb3としている。
また、後方領域設定手段14は、近傍領域arAからの距離が異なる複数の領域を後方領域arB、arC・・・として順に設定する処理を行う。そのため、後方領域arC以降についても、現在点Pg0から進行方向後方に、例えば、150トリップ、200トリップ、250トリップ、300トリップ、350トリップ、400トリップ遡った点を順に基準点として、同様に後方領域arC、arD・・・arHまで設定する。なお、以下の説明においては、後方領域arBが設定されている場合を基本として説明するが、他の後方領域arC、arD・・・arHが設定されている場合であっても同様の処理が行われる。
GPS直進判定手段16は、GPS情報に基づいて、近傍領域arA内で自車位置が直進したか否かを判定する手段である。本例では、GPS直進判定手段16は、GPS情報A1、A2、A3に含まれる進行方位情報に基づいて、GPS情報A1とA2、A2とA3、A1とA3のぞれぞれの間での方位変化量の絶対値が3〔°〕以下であるか否かを判定している。ここでは、このGPS直進判定手段16が本発明における「第一直進判定手段」を構成する。
受信状態判定手段18は、GPS情報を取得した際のGPS衛星からの信号の受信状態の良否を判定する手段である。本例では、GPS情報A1、A2、A3に含まれる測位衛星数情報に基づいて、GPS情報A1、A2、A3の全てで測位衛星数が4個であるか否かを判定している。
GPS方位変更判定手段19は、後述するGPS方位変化量演算手段22により演算されるGPS方位変化量ang−GPS(図2参照)に基づいて、近傍領域arAと後方領域arBとの間で方位変更があったか否かを判定する手段である。本例では、GPS方位変化量ang−GPSの絶対値が60°以上120°以下(60°≦|ang−GPS|≦120°)であるか否かを判定している。
GPS方位演算手段21は、GPS情報に基づいて、近傍領域arA内の進行方位、及び後方領域arB内の進行方位を演算する手段である。本例では、GPS方位演算手段21は、図2に示すように、GPS情報A1、A2、A3に含まれる進行方位情報に基づいて、GPS情報A1、A2、A3に含まれる進行方位の平均値を演算し、それを近傍領域arA内のGPS方位ang−Aとする。また、GPS方位演算手段21は、GPS情報B1、B2、B3に含まれる進行方位情報に基づいて、GPS情報B1、B2、B3に含まれる進行方位の平均値を演算し、それを後方領域arB内のGPS方位ang−Bとする。
GPS方位変化量演算手段22は、GPS方位演算手段21により演算された近傍領域arA内のGPS方位ang−Aと後方領域arB内のGPS方位ang−Bとの差を、GPS方位変化量ang−GPSとして演算する。なお、ここでは、右方向に方位変化したときはGPS方位変化量ang−GPSの値が正となり、左方向に方位変化したときはGPS方位変化量ang−GPSの値が負となるように設定している。なお、左右と正負の関係を逆にすることも当然に可能である。
センサ直進判定手段24は、ジャイロ情報に基づいて、近傍領域arA及び後方領域arBの双方の領域内で自車位置が直進したか否かを判定する手段である。本例では、図2に示すように、センサ直進判定手段24は、近傍領域arAの両端の点である現在点Pg0と点Pg1との間での方位変化量の絶対値が3〔°〕以下であり、且つ後方領域arBの両端の点である点Pg2と点Pg3との間での方位変化量の絶対値が3〔°〕以下であるか否かを判定している。ここでは、このセンサ直進判定手段24が本発明における「第二直進判定手段」を構成する。
センサ方位変更判定手段25は、後述するセンサ方位変化量演算手段29により演算されるセンサ方位変化量ang−SEN(図2参照)に基づいて、近傍領域arAと後方領域arBとの間で方位変更があったか否かを判定する手段である。本例では、センサ方位変化量ang−SENの絶対値が30°以上(30°≦|ang−SEN|)であるか否かを判定している。
センサ方位演算手段28は、ジャイロ情報に基づいて、近傍領域arA内の進行方位、及び後方領域arB内の進行方位を演算する手段である。本例では、センサ方位演算手段28は、図2に示すように、GPS情報A1、A2、A3に含まれるGPSトリップ数情報に示されるトリップ数(センサ軌跡Ls上の点Pa1、Pa2、Pa3に対応)の平均値に最も近いトリップ数の点Pmaを、近傍領域arAを代表する代表点として決定する。そして、この点Pmaにおけるジャイロ情報に基づく進行方位を近傍領域arAのセンサ方位ang−Pmaとする。ここで、点Pmaにおける進行方位は、前回取得した自車の進行方位を起点としてジャイロ情報に示される方位変化量を逐次積算して演算することができる。また、センサ方位演算手段28は、GPS情報B1、B2、B3に含まれるGPSトリップ数情報に示されるトリップ数(センサ軌跡Ls上の点Pb1、Pb2、Pb3に対応)の平均値に最も近いトリップ数の点Pmbを、後方領域arBを代表する代表点として決定する。そして、この点Pmbにおけるジャイロ情報に基づく進行方位を後方領域arBのセンサ方位ang−Pmbとする。ここで、点Pmbにおける進行方位は、前回取得した自車の進行方位を起点としてジャイロ情報に示される方位変化量を逐次積算して演算することができる。
センサ方位変化量演算手段29は、センサ方位演算手段28により演算された近傍領域arAのセンサ方位ang−Pmaと後方領域arBのセンサ方位ang−Pmbとの差を、センサ方位変化量ang−SENとして演算する。なお、ここでは、右方向に方位変化したときはセンサ方位変化量ang−SENの値が正となり、左方向に方位変化したときはセンサ方位変化量ang−SENの値が負となるように設定している。なお、左右と正負の関係を逆にすることも当然に可能である。
(方位変化比率)=ang−SEN/|ang−GPS|・・・(1)
ここでは、分子をセンサ方位変化量ang−SENとし、分母をGPS方位変化量ang−GPSの絶対値としている。これは、右方向に方位変化したときは方位変化比率の値が正となり、左方向に方位変化したときは方位変化比率の値が負となるようにするためである。すなわち、GPS方位変化量ang−GPS及びセンサ方位変化量ang−SENの値は、いずれも右方向に方位変化したときは正となり、左方向に方位変化したときは負となるように設定されている。したがって、GPS方位変化量ang−GPS及びセンサ方位変化量ang−SENのいずれか一方を絶対値とすれば、方位変化比率の値を左右で正負が異なるようにできる。よって、センサ方位変化量ang−SENを絶対値とすることも可能である。ここでは、この方位変化比率演算部30が本発明における「方位変化比率演算手段」を構成する。
(補正後のジャイロ情報)=(ジャイロ情報)×(1/D)・・・(2)
なお、上記のとおり、ジャイロ情報は、ジャイロセンサ4の出力値及び単位出力値当りの分解能に基づいて生成された方位変化量を表す情報である。一方、上記のとおり、補正係数Dは、複数(本例では8個)の方位変化比率(=ang−SEN/|ang−GPS|)の平均値である。したがって、この補正係数Dの逆数をジャイロ情報に乗算することにより演算される補正後のジャイロ情報は、最近のGPS方位変化量ang−GPSとセンサ方位変化量ang−SENとの差異を反映して補正され、GPS情報に基づく方位変化量に近い方位変化量を表すものとなる。ここでは、このジャイロ情報補正部33が本発明における「方位センサ情報補正手段」を構成する。
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。図7は、本実施形態に係る自車位置認識装置2の概略構成を示すブロック図である。この図に示すように、本実施形態に係る自車位置認識装置2は、補正係数Dに基づいて自位置記憶部35に記憶された過去の自位置の移動軌跡を補正する自位置補正部36を更に備える点で、上記第一の実施形態の構成とは異なる。以下、上記第一の実施形態との相違点について説明する。
(1)上記の実施形態においては、補正係数演算部32が、比率記憶部31に記憶された最新の8個の方位変化比率の平均値を演算し、その値を補正係数Dとする場合について説明した。しかし、補正係数Dの演算方法はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、図8に示すようなヒストグラムを用いて補正係数Dを演算することも好適な実施形態の一つである。すなわち、このヒストグラムは、横軸を方位変化比率、縦軸に度数としている。そして、方位変化比率演算部30により演算された各方位変化比率に1度数を与え、ヒストグラムに登録していく。このヒストグラムは比率記憶部31に記憶されている。登録数がある一定数以上(例えば100個以上)になったときにヒストグラムに登録された方位変化比率の平均値を演算する。この際、ヒストグラムの全体平均値から両側に標準偏差σの範囲を設定し、この範囲内の方位変化比率の平均値を演算し、これを補正係数Dとする。これにより、比率記憶部31に記憶された複数の方位変化比率の一部の平均値に基づいて補正係数Dが演算されることになる。
2:自車位置認識装置
4:ジャイロセンサ(方位センサ)
5:距離センサ
6:GPS情報取得部(GPS情報取得手段)
8:ジャイロ情報取得部(方位センサ情報取得手段)
10:パルス数情報取得部(距離センサ情報取得手段)
14:後方領域設定手段
16:GPS直進判定手段(第一直進判定手段)
19:GPS方位変更判定手段
22:GPS方位変化量演算手段
24:センサ直進判定手段(第二直進判定手段)
26:複数回方位変更判定手段
29:センサ方位変化量演算手段
30:方位変化比率演算部(方位変化比率演算手段)
31:比率記憶部(記憶手段)
32:補正係数演算部(補正係数演算手段)
33:ジャイロ情報補正部(方位センサ情報補正手段)
34:自位置演算部(自位置演算手段)
arA:近傍領域
arB、arC・・・:後方領域
ang−GPS:GPS方位変化量
ang−SEN:センサ方位変化量
Claims (14)
- GPS衛星からの信号に基づいて位置情報及び進行方位情報を含むGPS情報を取得するGPS情報取得手段と、
方位センサからの方位センサ情報を取得する方位センサ情報取得手段と、
前記GPS情報に基づいて、自位置近傍に設定される所定の近傍領域内で直進したか否かを判定する第一直進判定手段と、
前記第一直進判定手段により前記近傍領域内で直進したと判定された場合に、前記近傍領域に対して進行方向後方に所定距離離間した後方領域を設定する後方領域設定手段と、
前記GPS情報に基づいて、前記近傍領域内での進行方位と前記後方領域内での進行方位との間の方位変化量を演算するGPS方位変化量演算手段と、
前記GPS方位変化量に基づいて、前記近傍領域と前記後方領域との間で方位変更があったか否かを判定するGPS方位変更判定手段と、
前記GPS方位変更判定手段により方位変更があったと判定された場合に、前記方位センサ情報に基づいて、前記近傍領域及び前記後方領域の双方の領域内で直進したか否かを判定する第二直進判定手段と、
前記第二直進判定手段により前記近傍領域及び前記後方領域の双方の領域内で直進したと判定された場合に、前記方位センサ情報に基づいて、前記近傍領域内での進行方位と前記後方領域内での進行方位との間の方位変化量を演算するセンサ方位変化量演算手段と、
前記GPS方位変化量と前記センサ方位変化量との差異に基づいて、前記方位センサ情報を補正するための補正係数を演算する補正係数演算手段と、
を備える方位センサの補正係数演算装置。 - 前記GPS方位変化量と前記センサ方位変化量との比率を演算する方位変化比率演算手段と、前記方位変化比率演算手段の演算結果としての方位変化比率の情報を記憶する記憶手段と、を更に備え、
前記補正係数演算手段は、前記記憶手段に記憶された複数の方位変化比率の全部又は一部の平均値に基づいて前記補正係数を演算する請求項1に記載の方位センサの補正係数演算装置。 - 前記後方領域設定手段は、前記近傍領域からの距離が異なる複数の領域を前記後方領域として順に設定する請求項1又は2に記載の方位センサの補正係数演算装置。
- 前記補正係数演算手段は、方位変更の向きが右向きか左向きかに応じて、それぞれの向きに方位変更したときの前記GPS方位変化量と前記センサ方位変化量との差異に基づいて、右用補正係数及び左用補正係数をそれぞれ演算する請求項1から3の何れか一項に記載の方位センサの補正係数演算装置。
- 前記方位センサ情報に基づいて、前記近傍領域と前記後方領域との間で異なる方向への複数回の方位変更があったか否かを判定する複数回方位変更判定手段を更に備え、異なる方向への複数回の方位変更があったと判定した場合には、当該近傍領域と後方領域との間に関する補正係数の演算を省略する請求項1から4の何れか一項に記載の方位センサの補正係数演算装置。
- 前記請求項1から5の何れか一項に記載の方位センサの補正係数演算装置を備えた自位置認識装置であって、
前記補正係数演算装置は、自位置の移動に従って前記補正係数の演算を繰り返し行い、
最新の前記補正係数を用いて前記方位センサ情報を補正する方位センサ情報補正手段と、
移動距離を検出する距離センサからの距離センサ情報を取得する距離センサ情報取得手段と、
補正後の前記方位センサ情報と前記距離センサ情報とに基づいて自位置の移動軌跡を演算し、自位置の認識を行う自位置演算手段と、
を備える自位置認識装置。 - 最新の前記補正係数を用いて過去の前記方位センサ情報を補正し、補正後の過去の前記方位センサ情報と過去の前記距離センサ情報に基づいて自位置の過去の移動軌跡を再度演算し、自位置の認識結果を補正する自位置補正手段を備える請求項6に記載の自位置認識装置。
- GPS衛星からの信号に基づいて位置情報及び進行方位情報を含むGPS情報を取得するGPS情報取得手段からの前記GPS情報に基づいて、所定の近傍領域内で直進したか否かを判定する第一直進判定ステップと、
前記第一直進判定ステップにより前記近傍領域内で直進したと判定された場合に、前記近傍領域に対して所定距離離間した後方領域を設定する後方領域設定ステップと、
前記GPS情報に基づいて、前記近傍領域内での進行方位と前記後方領域内での進行方位との間の方位変化量を演算するGPS方位変化量演算ステップと、
前記GPS方位変化量に基づいて、前記近傍領域と前記後方領域との間で方位変更があったか否かを判定するGPS方位変更判定ステップと、
前記GPS方位変更判定ステップにより方位変更があったと判定された場合に、方位センサからの方位センサ情報に基づいて、前記近傍領域及び前記後方領域の双方の領域内で直進したか否かを判定する第二直進判定ステップと、
前記第二直進判定ステップにより前記近傍領域及び前記後方領域の双方の領域内で直進したと判定された場合に、前記方位センサ情報に基づいて、前記近傍領域内での進行方位と前記後方領域内での進行方位との間の方位変化量を演算するセンサ方位変化量演算ステップと、
前記GPS方位変化量と前記センサ方位変化量との差異に基づいて、前記方位センサ情報を補正するための補正係数を演算する補正係数演算ステップと、
をコンピュータに実行させる方位センサの補正係数演算プログラム。 - 前記センサ方位変化量演算ステップの後、前記GPS方位変化量と前記センサ方位変化量との比率を演算する方位変化比率演算ステップと、前記方位変化比率演算ステップの演算結果としての方位変化比率の情報を所定の記憶手段に記憶する記憶ステップと、を更に実行し、
前記補正係数演算ステップにおいて、前記記憶手段に記憶された複数の方位変化比率の全部又は一部の平均値に基づいて前記補正係数を演算する請求項8に記載の方位センサの補正係数演算プログラム。 - 前記後方領域設定ステップにおいて、前記近傍領域からの距離が異なる複数の領域を前記後方領域として順に設定する請求項8又は9に記載の方位センサの補正係数演算プログラム。
- 前記補正係数演算ステップにおいて、方位変更の向きが右向きか左向きかに応じて、それぞれの向きに方位変更したときの前記GPS方位変化量と前記センサ方位変化量との差異に基づいて、右用補正係数及び左用補正係数をそれぞれ演算する請求項8から10の何れか一項に記載の方位センサの補正係数演算プログラム。
- 前記方位センサ情報に基づいて、前記近傍領域と前記後方領域との間で異なる方向への複数回の方位変更があったか否かを判定する複数回方位変更判定ステップを更に実行し、異なる方向への複数回の方位変更があったと判定した場合には、当該近傍領域と後方領域との間に関する補正係数の演算を省略する請求項8から11の何れか一項に記載の方位センサの補正係数演算プログラム。
- 前記請求項8から12の何れか一項に記載の方位センサの補正係数演算プログラムを備えた自位置認識プログラムであって、
前記補正係数演算プログラムは、自位置の移動に従って前記補正係数の演算を繰り返し行い、
最新の前記補正係数を用いて前記方位センサ情報を補正する方位センサ情報補正ステップと、
補正後の前記方位センサ情報と移動距離を検出する距離センサからの距離センサ情報とに基づいて自位置の移動軌跡を演算し、自位置の認識を行う自位置演算ステップと、
をコンピュータに実行させる自位置認識プログラム。 - 最新の前記補正係数を用いて過去の前記方位センサ情報を補正し、補正後の過去の前記方位センサ情報と過去の前記距離センサ情報に基づいて自位置の過去の移動軌跡を再度演算し、自位置の認識結果を補正する自位置補正ステップを備える請求項13に記載の自位置認識プログラム。
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