JP6395771B2 - 車両位置検出装置、自動操舵制御装置、車両位置検出方法および自動操舵制御方法 - Google Patents

車両位置検出装置、自動操舵制御装置、車両位置検出方法および自動操舵制御方法 Download PDF

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Description

本発明は自車位置を高精度に検出可能な車両位置検出装置および自車位置に基づいて車両の自動走行を制御する自動操舵制御装置に関する。
近年、衛星から得られた高精度な自車位置情報および高精度地図情報を用いて目標走行経路を演算し、目標走行経路に沿って自動走行可能な自動運転車両の開発が進められている。
自動走行に際しては、高精度な自車位置情報が得られることが前提であるが、衛星から得られる位置データは、車両の周辺環境の影響を受けやすく、データが大きく変化する「位置飛び」が発生する可能性がある。
このような「位置飛び」に対し、特許文献１では、位置検出対象の予測位置を算出し、予測位置と衛星から得られる測定位置との位置差を算出して「位置飛び」を検出する技術が開示されている。
特開２０１３−１２２４０６号公報
位置飛びを検出した場合、自車位置を補正する処理がなされるが、特許文献１では当該処理を衛星情報の更新周期よりも長い時間をかけて行うこととされ、長時間に渡って正確な自車位置情報が得られないという問題があった。
また、自車位置情報に基づいて自動走行を行う自動運転車両においては、自車位置を補正した結果、その影響が自動操舵（ハンドル動作）にも及び、急な進路変更など、車両挙動を不安定とする可能性があった。
本発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、正確な自車位置情報を速やかに得ることができる車両位置検出装置を提供し、また、自車位置情報に基づいて自動走行を行う自動運転車両において位置飛びを検出した場合でも、安定した車両挙動を維持できる自動操舵制御装置を提供することを目的とする。
本発明に係る車両位置検出装置は、衛星測位により検出された自車位置と自律航法により検出された自車位置とに基づいて自車位置を決定する車両位置検出装置であって、衛星測位受信機と、前記自律航法により検出した自車位置を自律航法位置として出力する自律航法演算部と、前記衛星測位受信機による衛星測位により検出された衛星測位位置と前記自律航法位置との位置偏差の大小を判定する判定部と、前記衛星測位受信機が出力する前記衛星測位の測位精度と、前記判定部での判定結果とに基づいて、前記自律航法位置および前記衛星測位位置のどちらを選択するかを決定する選択部と、を備え、前記選択部での選択結果に基づいて、前記自律航法位置または前記衛星測位位置を自車位置として出力し、前記判定部は、前記衛星測位位置と前記自律航法位置との前記位置偏差と判定しきい値との比較を行い、前記判定しきい値内に前記位置偏差が含まれていれば前記衛星測位位置が許容可能な値であると判定し、前記判定しきい値内に前記位置偏差が含まれていない場合には前記衛星測位位置が許容不可能な値であると判定し、前記衛星測位の前記測位精度は、第１の精度と、該第１の精度よりも低い第２の精度で規定され、前記選択部は、前記測位精度が前記第１の精度である場合は、前記判定部での判定結果によらず、前記衛星測位位置を自車位置として選択する。
本発明に係る自動操舵制御装置は、衛星測位により検出された衛星測位位置または自律航法により検出された自律航法位置に基づいて自動操舵を制御する自動操舵制御装置であって、前記自律航法により検出された自律航法位置と前記衛星測位により検出された衛星測位位置との位置偏差の大小を判定する判定部と、前記衛星測位の測位精度と、前記判定部での判定結果とに基づいて、前記自律航法位置および前記衛星測位位置のどちらを選択するかを決定する選択部と、を備え、前記判定部は、前記衛星測位位置と前記自律航法位置との前記位置偏差と判定しきい値との比較を行い、前記判定しきい値内に前記位置偏差が含まれていれば前記衛星測位位置が許容可能な値であると判定し、前記判定しきい値内に前記位置偏差が含まれていない場合には前記衛星測位位置が許容不可能な値であると判定し、前記衛星測位位置が許容不可能な値である場合には、前記自律航法位置に基づいて自動操舵を制御し、前記衛星測位の前記測位精度は、第１の精度と、該第１の精度よりも低い第２の精度で規定され、前記選択部は、前記測位精度が前記第１の精度である場合は、前記判定部での判定結果によらず、前記衛星測位位置を自車位置として選択する。
正確な自車位置情報を速やかに得ることできる車両位置検出装置を提供できる。
また、自車位置情報に基づいて自動走行を行う自動運転車両において位置飛びを検出した場合でも、安定した車両挙動を維持できる自動操舵制御装置を提供できる。
本発明を適用する自動運転車両の全体構成を示すブロック図である。 自車位置検出装置の構成を示すブロック図である。 自車位置検出装置の全体動作を説明するフローチャートである。 補正設定部の動作を説明するフローチャートである。 位置飛び判定部の構成を示すブロック図である。 補正実施選択部の動作を説明するフローチャートである。 補正の有無を選択するための選択条件を示す図である。 位置飛び判定のしきい値と、位置偏差との関係を模式的に示す図である。 位置飛びが発生していると判定された後の動作を模式的に示す図である。 位置飛びが発生した場合の自動操舵におけるハンドル角を示す図である。 位置飛びが発生した場合の自動操舵における横方向加速度を示す図である。 位置飛びが発生した場合の従来の位置飛び検出における位置ずれを模式的に示す図である。 位置飛びが発生した場合の本発明における位置ずれを模式的に示す図である。
＜実施の形態＞
図１は本発明を適用可能な車両の一例として、自動走行可能な自動運転車両１の全体構成を示すブロック図である。
図１に示されるように自動運転車両１は、前輪の２つのタイヤ２を操作するハンドル３にＥＰＳ(Electric Power Steering)システムを構成するＥＰＳモータ／コントローラ４が取り付けられており、自動操舵制御装置１１からの制御信号に基づいて、ＥＰＳモータ／コントローラ４がハンドル３を自動操舵とする構成を有している。
自動操舵制御装置１１は、ＡＤＡＳ−ＥＣＵ（Advanced Driving Assistance Systems-Electronic Control Unit）とも呼称され、地図情報記憶装置１０に記憶された高精度地図情報と、自車位置検出装置９で検出された高精度な自車位置情報に基づいて目標走行経路を演算し、目標走行経路に沿うようにハンドル３の自動操舵、速度制御、ブレーキ制御などを行う。
各タイヤ２には車速センサ５が設けられておりタイヤ２の回転数を計測して車速を計算し、自動操舵制御装置１１に与える。なお、車速の取得方法はこれに限定されるものではない。
また、車両のヨーレート（旋回方向への回転角の変化速度）を検出するヨーレートセンサ６で検出したヨーレートも自動操舵制御装置１１に与えられる。
自車位置検出装置９は、アンテナ７で受信したＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）、準天頂衛星などの人工衛星８からの衛星信号に基づいて自車位置を検出（演算）し、自車位置情報を自動操舵制御装置１１に与える。また、自車位置検出装置９には車速センサ５、ヨーレートセンサ６および図示されない加速度センサ、ジャイロセンサ、方位センサ等も接続され、それぞれのセンサから与えられる情報に基づいて自律的に自車位置を検出する自律航法（慣性航法）も可能に構成されている。
なお、上記では、自車位置検出装置９で検出された高精度な自車位置情報に基づいて自動操舵制御装置１１が目標走行経路を演算するものとして説明したが、自車位置検出装置９が高精度地図情報と自車位置情報に基づいて目標走行経路を演算する構成とし、目標走行経路情報を自動操舵制御装置１１に与えるようにしても良い。
次に、図２に示す機能ブロック図を用いて自車位置検出装置９の構成について説明する。図２に示すように自車位置検出装置９は、衛星測位受信機２１、方向演算部２２、補正設定部２３、自律航法演算部２４、位置飛び判定部２５および補正実施選択部２６を有している。
衛星測位受信機２１は、アンテナ７で受信した衛星信号（GNSS_Signal）を読み込み、所定の演算を行って精度指標（GNSS_Quality）および衛星測位位置（GNSS_Pos）を出力する。ここで、衛星測位受信機２１の一例として、ＲＴＫ測位（Real Time Kinematic）が可能なＲＴＫ受信機を使用するものとする。
ＲＴＫ測位は移動体を数ｃｍ以内の精度で計測することが可能である。すなわち、ＲＴＫ測位では、衛星と受信機間の距離を、搬送波の波数と位相差から求め、数ｃｍ以内の精度で位置を特定している。
ＲＴＫ受信機が、波数整数部を実数で推定した場合は「Ｆｌｏａｔ」、整数で確定した場合は「Ｆｉｘ」とされ、精度は「Ｆｌｏａｔ」で十数ｃｍ〜１ｍ、「Ｆｉｘ」で５ｍｍ〜２０ｍｍとされている。
衛星測位受信機２１は、「Ｆｉｘ」の場合も「Ｆｌｏａｔ」の場合も衛星測位位置を出力し、精度指標（GNSS_Quality）として、「Ｆｉｘ」の場合を高精度（第１の精度）として「１」を出力し、「Ｆｌｏａｔ」の場合を低精度（第２の精度）として「０」を出力する。
なお、ＲＴＫ測位では、位置が確定している基準局と、位置が不明の移動局とで同時に測位を行い、基準局で観測したデータを無線通信等で移動局に送信して、基準局の位置に基づいて移動局の位置を求めるという構成を採る。従って、衛星測位受信機２１は、基準局となる固定局での測位結果に基づく位置補強情報を、携帯電話、人工衛星からの送信情報等の無線通信システムを介して受信する構成を有するが、当該構成については図示は省略している。
衛星測位位置（GNSS_Pos）は方向演算部２２に入力され、方向演算部２２で衛星測位方向（GNSS_Direction）、すなわち自車両の進行方向が演算により求められる。これは、前回の衛星信号の更新のタイミングで得られた自車両の位置と、今回の衛星信号の更新のタイミングで得られた自車両の位置（現在位置）とを比較して、自車両の進行方向（東西南北）を求める演算である。得られた衛星測位方向（GNSS_Direction）は補正設定部２３に入力される。
補正設定部２３には、衛星測位方向（GNSS_Direction）の他に、衛星測位受信機２１から出力される衛星測位位置（GNSS_Pos）と補正実施選択部２６から出力される選択結果（Select_SW）も入力され、自車位置の補正を行わない場合には自律航法位置（At_Pos）、自車方向（Direction）の維持を指示する自律維持信号（At_M）を自律航法演算部２４に出力すると共に、位置飛び検出の継続時間（T_Count）を設定して位置飛び判定部２５に出力する。一方、自車位置の補正を行う場合には補正位置（C_GNSS_Pos）および補正方向（C_Direction）を自律航法演算部２４に出力する。
自律航法演算部２４には、ヨーレートセンサ６で検出されたヨーレート（Yawrate）および車速センサ５で検出された車速（Vel）が入力され、これらに基づいて自律航法位置（At_Pos）、自車方向（Direction）を演算すると共に、補正設定部２３から補正位置（C_GNSS_Pos）および補正方向（C_Direction）が与えられた場合には、演算した自律航法位置（At_Pos）、自車方向（Direction）を、補正位置（C_GNSS_Pos）および補正方向（C_Direction）に代えて出力する。なお、補正設定部２３から自律維持信号（At_M）が与えられた場合には、演算した自律航法位置（At_Pos）、自車方向（Direction）を出力する。
位置飛び判定部２５には、補正設定部２３から出力される位置飛び検出の継続時間（T_Count）の他に、衛星測位受信機２１から出力される衛星測位位置（GNSS_Pos）および自律航法演算部２４から出力される自律航法位置（At_Pos）も入力され、これらに基づいて位置飛び判定を行って位置飛び判定結果（PosJump_Judge）を補正実施選択部２６に出力する。
補正実施選択部２６には、位置飛び判定結果（PosJump_Judge）の他に、衛星測位受信機２１から出力される精度指標（GNSS_Quality）も入力され、これらに基づいて補正を実施するか否かの選択結果（Select_SW）が出力される。
次に、上述した自車位置検出装置９の全体動作について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。
衛星測位受信機２１は、所定の更新のタイミングで衛星信号を読み込み、所定の演算を行って精度指標（GNSS_Quality）および衛星測位位置（GNSS_Pos）を出力する（ステップＳ１０１）。
方向演算部２２は、衛星測位受信機２１から入力される衛星測位位置（GNSS_Pos）に基づいて、自車両の進行方向を演算により求める（ステップＳ１０２）。
補正設定部２３は、選択結果（Select_SW）に基づいて、補正を行わない場合には、自律維持信号（At_M）を自律航法演算部２４に出力すると共に、位置飛び検出の継続時間（T_Count）を設定して位置飛び判定部２５に出力し、補正を行う場合には補正位置（C_GNSS_Pos）および補正方向（C_Direction）を自律航法演算部２４に出力する（ステップＳ１０３）。
自律航法演算部２４は、補正設定部２３から自律維持信号（At_M）が入力される場合は、ヨーレートセンサ６で検出されたヨーレート（Yawrate）および車速センサ５で検出された車速（Vel）に基づいて演算した自律航法位置（At_Pos）、自車方向（Direction）を出力するが、補正設定部２３から自律維持信号（At_M）が入力されず、補正位置（C_GNSS_Pos）および補正方向（C_Direction）が入力された場合には、演算した自律航法位置（At_Pos）、自車方向（Direction）に代えて、補正位置（C_GNSS_Pos）および補正方向（C_Direction）を出力する（ステップＳ１０４）。
位置飛び判定部２５は、補正設定部２３から出力される位置飛び検出の継続時間（T_Count）、衛星測位受信機２１から出力される衛星測位位置（GNSS_Pos）および自律航法演算部２４から出力される自律航法位置（At_Pos）に基づいて位置飛び判定を行い、その結果を、補正を行う場合は「１」、補正を行わない場合は「０」とする位置飛び判定結果（PosJump_Judge）を補正実施選択部２６に出力する（ステップＳ１０５）。
補正実施選択部２６は、位置飛び判定結果（PosJump_Judge）、衛星測位受信機２１から出力される精度指標（GNSS_Quality）に基づいて補正を実施するか否かの選択を行い、選択結果（Select_SW）を補正設定部２３に出力する（Ｓ１０６）。
次に、自車位置検出装置９の各機能ブロックの構成および動作について図４〜図７を用いて説明する。図４は、補正設定部２３の動作を説明するフローチャートである。補正設定部２３は周期的に動作を繰り返すように設定されており、補正設定部２３が動作を開始すると、内部に設けた時間カウンタが時間のカウントを開始する（ステップＳ２０１）。なお、補正設定部２３の動作周期は、衛星信号の更新周期よりも短く、例えば、２分の１、５分の１、１０分の１などに設定される。
補正実施選択部２６から出力される選択結果（Select_SW）が「０」で、ステップＳ２０２において補正を行わないとの選択をする場合は、時間カウント値を位置飛び検出の継続時間として設定し、位置飛び判定部２５に出力する（ステップＳ２０６）。続いて、自律航法位置（At_Pos）、自車方向（Direction）の維持を指示する自律維持信号（At_M）を自律航法演算部２４に出力し（ステップＳ２０７）、一連の動作を終了する。
一方、選択結果（Select_SW）が「１」で、ステップＳ２０２において補正を行うとの選択である場合は、衛星測位位置（GNSS_Pos）を補正位置（C_GNSS_Pos）に設定し（ステップＳ２０３）、衛星測位方向（GNSS_Direction）を補正方向（C_Direction）に設定する（Ｓ２０４）。そして、位置飛び検出の継続時間（T_Count）を０にリセット（ステップＳ２０５）して一連の動作を終了する。すなわち、補正により自律航法位置（At_Pos）および自車方向（Direction）に代えてそれぞれ衛星測位位置および衛星測位方向を採用することで位置飛びが解消されたものとして動作を終了する。
図５は、位置飛び判定部２５の構成を説明する機能ブロック図である。図５に示すように位置飛び判定部２５は、位置偏差演算部５１、しきい値マップに基づいて位置飛び判定のしきい値を決定するしきい値決定部５２および比較部５３を有している。
位置偏差演算部５１には、衛星測位位置（GNSS_Pos）および自律航法位置（At_Pos）が入力される。それぞれの位置はＸＹの２次元平面での位置を示しており、位置偏差演算部５１では両位置の距離を演算により求めて位置偏差（Dif_Cal）として出力する。なお、衛星測位位置および自律航法位置は、２次元平面ではなく３次元空間での位置として与えられても良い。
しきい値決定部５２には、補正設定部２３で設定された位置飛び検出の継続時間（T_Count）が入力され、不揮発メモリなどの記憶装置に記憶されたしきい値マップを用いて、位置飛び判定のしきい値を決定する。すなわち、位置飛び検出の継続時間（T_Count）は、補正設定部２３でのカウントされる時間で定義されており、このカウントはカウンタがリセットされるまで積算される。これは、許容できない程の位置飛びが続いている間はカウントが増え続けることを意味しており、換言すれば、許容できない程の大きな位置飛びが長時間に渡って継続しており、衛星測位位置（GNSS_Pos）および衛星測位方向（GNSS_Direction）を利用できないことを意味している。これが続くと自律航法位置（At_Pos）および自車方向（Direction）のみで自動走行することとなり、目標走行経路がずれてくる可能性がある。そこで、位置飛び検出の継続時間が長くなってきた場合は、強制的に自車位置を補正するために位置飛びの判定条件を緩和する。具体的には、位置飛び検出の継続時間が長くなるほど位置飛び判定のしきい値（Dif_Thresh）を大きくする。
比較部５３では、位置偏差演算部５１で演算された位置偏差（Dif_Cal）と、しきい値決定部５２で決定された位置飛び判定のしきい値（Dif_Thresh）とを比較し、位置飛び判定のしきい値の方が位置偏差よりも大きい、すなわち位置飛び判定のしきい値内に位置偏差が含まれていれば衛星測位位置が許容可能な値である（位置飛びが発生していないか、または許容可能な位置飛びが発生している）として、位置飛び判定結果（PosJump_Judge）を「０」として出力する。なお、位置飛び判定のしきい値の方が位置偏差以下、すなわち位置飛び判定のしきい値内に位置偏差が含まれていない場合は、衛星測位位置が許容不可能な値である（許容不可能な位置飛びが発生している）として、位置飛び判定結果（PosJump_Judge）を「１」として出力する。
なお、しきい値決定部５２で使用するしきい値マップは、位置飛び検出の継続時間の増加に対して位置飛び判定のしきい値が線形的に増加するマップであっても良いし、位置飛び検出の継続時間が比較的短い場合と、比較的長くなった場合ではしきい値は一定を保ち、両者の間でのみ線形的に増加する階段状のマップであっても良く、また、非線形に増加するマップでも良い。マップの作成においては自律航法で使用する各種センサの検出特性を考慮し、自律航法の精度に見合ったマップを作成する。
図６は、補正実施選択部２６の動作を説明するフローチャートである。補正実施選択部２６では、位置飛び判定部２５から出力される位置飛び判定結果（PosJump_Judge）、衛星測位受信機２１から出力される精度指標（GNSS_Quality）に基づいて補正を実施するか否かの選択を行い、選択結果（Select_SW）を出力する（ステップＳ３０１）。
図７は、補正の有無を選択するための選択条件をマトリクスで示す図である。図７に示すように、位置飛び判定結果が「０」（位置飛びが発生していないか、または許容可能な位置飛びが発生している）の場合と、位置飛び判定結果が「１」（許容不可能な位置飛びが発生している）の場合の２値と、精度指標が「０」（低精度）の場合と、「１」（高精度）の場合の２値とで４通りの組み合わせとなっている。
すなわち、位置飛び判定結果が「０」で、精度指標が「０」の場合は補正を実施するとの選択をし、選択を「１」として出力する。また、位置飛び判定結果が「０」で、精度指標が「１」の場合は補正を実施するとの選択をし、選択結果を「１」として出力する。また、位置飛び判定結果が「１」で、精度指標が「０」の場合は補正を実施しないとの選択をし、選択結果を「０」として出力する。また、位置飛び判定結果が「１」で、精度指標が「１」の場合は補正を実施するとの選択をし、選択結果を「１」として出力する。以上説明した補正実施選択部２６での判定をまとめると以下のようになる。
(１)衛星測位精度指標が「高精度」の場合、位置飛び判定部２５から出力される位置飛び判定結果によらず、自律航法により得られた現在の自車位置を、衛星測位に基づいて得られた自車位置に補正する。
(２)衛星測位精度指標が「低精度」の場合で、位置飛び判定結果が位置飛びが発生していないか、または許容可能な位置飛びが発生しているとの判定である場合は、自律航法により得られた現在の自車位置を、衛星測位に基づいて得られた自車位置に補正する。
(３)衛星測位精度指標が「低精度」の場合で、位置飛び判定結果が許容不可能な位置飛びが発生しているとの判定である場合は、自律航法により得られた現在の自車位置を維持する。
方向演算部２２における自車両の進行方向の演算は、従来的な演算手法を採ることができ、また、自律航法演算部２４における自律航法位置、自車方向の演算も、従来的な演算手法を採ることができるので説明は省略する。
また、自車位置検出装置９においては、方向演算部２２、補正設定部２３、自律航法演算部２４、位置飛び判定部２５および補正実施選択部２６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算処理装置において所定のソフトウェアプログラムを実行することによって実現しても良いし、ハードウェア装置によって実現しても良い。
＜自車位置情報に基づく自動操舵制御＞
図１を用いて説明したように、自車位置検出装置９で検出された高精度な自車位置情報は自動操舵制御装置１１に与えられ、自動操舵制御装置１１がハンドル３の自動操舵、速度制御、ブレーキ制御などを行うことで自動運転車両１の自動走行が実現される。
従って、自車位置情報が正確でない場合は自動運転車両１の挙動が不安定となるが、本発明を適用した自車位置検出装置９では、衛星測位位置と自律航法位置との位置偏差と、位置飛び判定のしきい値とを比較し、位置飛び判定のしきい値の方が位置偏差よりも大きい、すなわち位置飛び判定のしきい値内に位置偏差が含まれている場合には、自律航法位置を衛星測位位置に補正するので、急なハンドル操舵が発生せず、自動運転車両１の挙動が安定する。
この効果について、図８〜図１１を用いて説明する。図８は、位置飛び判定のしきい値（Dif_Thresh）と、位置偏差（Dif_Cal）との関係を模式的に示しており、衛星測位位置（GNSS_Pos）を菱形でプロットし、自律航法位置（At_Pos）を円形でプロットしている。図８において、通常状態では衛星測位位置と自律航法位置とはほぼ一致しているが、位置飛びが発生し、自律航法位置（この場合は三角形で示す）と衛星測位位置との位置偏差（Dif_Cal）が位置飛び判定のしきい値（Dif_Thresh）よりも広くなった場合は、位置飛び判定部２５は位置飛びが発生しているものと判定する。なお、位置飛び判定のしきい値を半径とするエリアを位置飛び判定エリアとして破線で示しており、衛星測位位置がこのエリア内にあれば、位置飛びは発生していないものと判定される。
図９は、位置飛びが発生していると判定された後の図８に続く動作を示しており、衛星測位精度指標が「低精度」の場合、自律航法により得られた自車位置を維持するので、衛星測位位置は棄却される。自車両は目標走行経路に沿って走行し、次の衛星信号の更新のタイミングでは位置飛びは検出されず、さらに進んで、次の衛星信号の更新のタイミングでの位置飛び検出を行う。
図１０は、位置飛びが発生した場合の自動操舵における従来のハンドル角と、本発明を適用した場合のハンドル角を示す図であり、従来のハンドル角の時間変化特性ＡＴ１０（破線）と、本発明を適用した場合のハンドル角の時間変化特性ＡＴ１（実線）を示す。図１０に示されるように、従来は、位置飛びが検出されることで、急なハンドル操舵となり、ハンドル角が急に変化した後、急に戻ることとなり、車両挙動が不安定となる。一方、本発明を適用した場合は、位置飛びが発生しても、自律航法により得られた自車位置を維持するので急なハンドル操舵は発生せず、車両挙動が安定している。
図１１は、位置飛びが発生した場合の横方向加速度と、本発明を適用した場合の横方向加速度を示す図であり、従来の横方向加速度の時間変化特性ＧＴ１０（破線）と、本発明を適用した場合の横方向加速度の時間変化特性ＧＴ１（実線）を示す。図１１に示されるように、従来は、位置飛びが検出されることで、急なハンドル操舵に伴う横方向加速度が発生するが、本発明を適用した場合は、位置飛びが発生しても、急なハンドル操舵が発生しないので横方向加速度も発生しない。
＜位置飛びが継続する場合の対応＞
次に、位置飛びが継続する場合の対応について図１２および図１３を用いて説明する。図１２は、位置飛びが発生した場合の従来の位置飛び検出における位置ずれの状況を模式的に示している。
図１２においては、図８と同様に衛星測位位置を菱形でプロットし、自律航法位置を円形でプロットしている。また、位置飛び判定エリアを破線で示しているが、位置飛びが継続して衛星測位位置が使えない場合、自律航法位置に基づいた走行では、自律航法の精度に起因して、実際の自車位置からのずれが生じる。すなわち、図１２に示すように実際の車両の航跡Ｄ１に対して、自律航法で得られた自車位置の航跡Ｄ２とにずれが生じる。そして、従来の位置飛び検出では位置飛び判定エリアは動的に変化しないので、位置飛びが発生する領域ＥＲを通過して、衛星測位位置が実際の自車位置と近い領域となっていても位置飛び判定エリアが狭いと、その衛星測位位置は棄却されてしまい、自律航法による自車位置のずれがいつまでも補正されないこととなる。
図１３は、位置飛びが発生した場合の本発明に係る位置飛び検出における位置ずれの状況を模式的に示している。図１３に示すように、本発明に係る位置飛び検出では、位置飛び検出の継続時間が長くなるほど位置飛び判定のしきい値を大きくして、位置飛び判定エリアを動的に変化させている。このため、位置飛びが発生する領域ＥＲを通過して、衛星測位位置が実際の自車位置と近い領域となっている場合には、位置飛び判定エリアが広くなっているので、自律航法位置を衛星測位位置に補正することができ、実際の自車位置に近い航跡Ｄ３に軌道修正できる。
＜精度指標の他の例＞
以上説明した本発明に係る実施の形態においては、衛星測位受信機２１が出力する精度指標として、ＲＴＫ測位における「Ｆｉｘ」および「Ｆｌｏａｔ」を用いる場合について説明したが、衛星測位における精度指標はこれに限定されるものではない。
すなわち、測位対象（自車）と衛星との幾何学的位置関係によっても測位精度が変わり、測位対象の位置および時刻によって測位精度が刻々と変わるので、これを把握するための指標としてＤＯＰ（Dilution of Precision）と呼ばれる値が提唱されている。
ＤＯＰには水平方向の位置精度を数値化したＨＤＯＰ（Horizontal Dilution of Precision）、垂直方向の位置精度を数値化したＶＤＯＰ（Vertical Dilution of Precision）などがあり、例えばＨＤＯＰであれば２．０以下が良好とされており、衛星測位受信機２１においてＨＤＯＰが２．０以下を検出した場合は、衛星測位受信機２１は精度指標として高精度を表す「１」を出力し、ＨＤＯＰが２．０を超える場合は、衛星測位受信機２１は精度指標として低精度を表す「０」を出力するように構成すれば良い。
なお、ＤＯＰを精度指標として用いる場合は衛星測位受信機２１はＲＴＫ測位の受信機に限定されるものではない。
＜変形例＞
以上説明した本発明に係る実施の形態においては、図１に示したように自車位置検出装置９と自動操舵制御装置１１とが別装置として設けられた構成を採っていたが、自車位置検出装置９と自動操舵制御装置１１とを１つの装置として組み合わせた構成を採っても良い。
また、自車位置検出装置９の全てを自動操舵制御装置１１に組み込むのではなく、少なくとも位置飛び判定部２５および補正実施選択部２６を、自動操舵制御装置１１に組み込む構成としても良い。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
２１ 衛星測位受信機、２４ 自律航法演算部、２５ 位置飛び判定部、２６ 補正実施選択部。

Claims (22)

  1. 衛星測位により検出された自車位置と自律航法により検出された自車位置とに基づいて自車位置を決定する車両位置検出装置であって、
    衛星測位受信機と、
    前記自律航法により検出した自車位置を自律航法位置として出力する自律航法演算部と、
    前記衛星測位受信機による衛星測位により検出された衛星測位位置と前記自律航法位置との位置偏差の大小を判定する判定部と、
    前記衛星測位受信機が出力する前記衛星測位の測位精度と、前記判定部での判定結果とに基づいて、前記自律航法位置および前記衛星測位位置のどちらを選択するかを決定する選択部と、を備え、
    前記選択部での選択結果に基づいて、前記自律航法位置または前記衛星測位位置を自車位置として出力し、
    前記判定部は、
    前記衛星測位位置と前記自律航法位置との前記位置偏差と判定しきい値との比較を行い、前記判定しきい値内に前記位置偏差が含まれていれば前記衛星測位位置が許容可能な値であると判定し、前記判定しきい値内に前記位置偏差が含まれていない場合には前記衛星測位位置が許容不可能な値であると判定し、
    前記衛星測位の前記測位精度は、第１の精度と、該第１の精度よりも低い第２の精度で規定され、
    前記選択部は、
    前記測位精度が前記第１の精度である場合は、前記判定部での判定結果によらず、前記衛星測位位置を自車位置として選択する、車両位置検出装置。
  2. 前記選択部は、
    前記衛星測位位置が許容可能な値である場合は、
    前記衛星測位位置を自車位置として選択する、請求項１記載の車両位置検出装置。
  3. 前記選択部は、
    前記測位精度が前記第２の精度であって、前記衛星測位位置が前記許容可能な値である場合は、前記衛星測位位置を自車位置として選択する、請求項１記載の車両位置検出装置。
  4. 前記選択部は、
    前記測位精度が前記第２の精度であって、前記衛星測位位置が前記許容不可能な値である場合は、前記自律航法位置を自車位置として選択する、請求項１記載の車両位置検出装置。
  5. 前記判定部は、
    前記衛星測位位置が前記許容不可能な値であるとの判定が継続する場合、その継続時間に基づいて前記判定しきい値を大きくするように変化させる、請求項１記載の車両位置検出装置。
  6. 前記車両位置検出装置は、
    前記衛星測位位置と共に前記衛星測位位置に基づいて得られる衛星測位方向を出力し、
    前記自律航法位置と共に前記自律航法により得られる自車方向を出力する、請求項１記載の車両位置検出装置。
  7. 衛星測位により検出された自車位置と自律航法により検出された自車位置とに基づいて自車位置を決定する車両位置検出装置であって、
    衛星測位受信機と、
    前記自律航法により検出した自車位置を自律航法位置として出力する自律航法演算部と、
    前記衛星測位受信機による衛星測位により検出された衛星測位位置と前記自律航法位置との位置偏差の大小を判定する判定部と、
    前記衛星測位受信機が出力する前記衛星測位の測位精度と、前記判定部での判定結果とに基づいて、前記自律航法位置および前記衛星測位位置のどちらを選択するかを決定する選択部と、を備え、
    前記選択部での選択結果に基づいて、前記自律航法位置または前記衛星測位位置を自車位置として出力し、
    前記判定部は、
    前記衛星測位位置と前記自律航法位置との前記位置偏差と判定しきい値との比較を行い、前記判定しきい値内に前記位置偏差が含まれていれば前記衛星測位位置が許容可能な値であると判定し、前記判定しきい値内に前記位置偏差が含まれていない場合には前記衛星測位位置が許容不可能な値であると判定し、
    前記衛星測位の前記測位精度は、第１の精度と、該第１の精度よりも低い第２の精度で規定され、
    前記選択部は、
    前記測位精度が前記第２の精度であって、前記衛星測位位置が前記許容可能な値である場合は、前記衛星測位位置を自車位置として選択する、車両位置検出装置。
  8. 衛星測位により検出された自車位置と自律航法により検出された自車位置とに基づいて自車位置を決定する車両位置検出装置であって、
    衛星測位受信機と、
    前記自律航法により検出した自車位置を自律航法位置として出力する自律航法演算部と、
    前記衛星測位受信機による衛星測位により検出された衛星測位位置と前記自律航法位置との位置偏差の大小を判定する判定部と、
    前記衛星測位受信機が出力する前記衛星測位の測位精度と、前記判定部での判定結果とに基づいて、前記自律航法位置および前記衛星測位位置のどちらを選択するかを決定する選択部と、を備え、
    前記選択部での選択結果に基づいて、前記自律航法位置または前記衛星測位位置を自車位置として出力し、
    前記判定部は、
    前記衛星測位位置と前記自律航法位置との前記位置偏差と判定しきい値との比較を行い、前記判定しきい値内に前記位置偏差が含まれていれば前記衛星測位位置が許容可能な値であると判定し、前記判定しきい値内に前記位置偏差が含まれていない場合には前記衛星測位位置が許容不可能な値であると判定し、
    前記衛星測位の前記測位精度は、第１の精度と、該第１の精度よりも低い第２の精度で規定され、
    前記選択部は、
    前記測位精度が前記第２の精度であって、前記衛星測位位置が前記許容不可能な値である場合は、前記自律航法位置を自車位置として選択する、車両位置検出装置。
  9. 衛星測位により検出された衛星測位位置または自律航法により検出された自律航法位置に基づいて自動操舵を制御する自動操舵制御装置であって、
    前記自律航法により検出された自律航法位置と前記衛星測位により検出された衛星測位位置との位置偏差の大小を判定する判定部と、
    前記衛星測位の測位精度と、前記判定部での判定結果とに基づいて、前記自律航法位置および前記衛星測位位置のどちらを選択するかを決定する選択部と、を備え、
    前記判定部は、
    前記衛星測位位置と前記自律航法位置との前記位置偏差と判定しきい値との比較を行い、前記判定しきい値内に前記位置偏差が含まれていれば前記衛星測位位置が許容可能な値であると判定し、前記判定しきい値内に前記位置偏差が含まれていない場合には前記衛星測位位置が許容不可能な値であると判定し、
    前記衛星測位位置が許容不可能な値である場合には、前記自律航法位置に基づいて自動操舵を制御し、
    前記衛星測位の前記測位精度は、第１の精度と、該第１の精度よりも低い第２の精度で規定され、
    前記選択部は、
    前記測位精度が前記第１の精度である場合は、前記判定部での判定結果によらず、前記衛星測位位置を自車位置として選択する、自動操舵制御装置。
  10. 前記選択部は、
    前記衛星測位位置が許容可能な値である場合は、
    前記衛星測位位置を自車位置として選択する、請求項９記載の自動操舵制御装置。
  11. 前記選択部は、
    前記測位精度が前記第２の精度であって、前記衛星測位位置が前記許容可能な値である場合は、前記衛星測位位置を自車位置として出力する、請求項９記載の自動操舵制御装置。
  12. 前記選択部は、
    前記測位精度が前記第２の精度であって、前記衛星測位位置が前記許容不可能な値である場合は、前記自律航法位置を自車位置として選択する、請求項９記載の自動操舵制御装置。
  13. 前記判定部は、
    前記衛星測位位置が前記許容不可能な値であるとの判定が継続する場合、その継続時間に基づいて前記判定しきい値を大きくするように変化させる、請求項９記載の自動操舵制御装置。
  14. 前記自動操舵制御装置は、
    前記衛星測位位置および前記衛星測位位置に基づいて得られる衛星測位方向に基づいて自動操舵を制御し、
    前記自律航法位置および前記自律航法により得られる自車方向に基づいて自動操舵を制御する、請求項９記載の自動操舵制御装置。
  15. 衛星測位により検出された衛星測位位置または自律航法により検出された自律航法位置に基づいて自動操舵を制御する自動操舵制御装置であって、
    前記自律航法により検出された自律航法位置と前記衛星測位により検出された衛星測位位置との位置偏差の大小を判定する判定部と、
    前記衛星測位の測位精度と、前記判定部での判定結果とに基づいて、前記自律航法位置および前記衛星測位位置のどちらを選択するかを決定する選択部と、を備え、
    前記判定部は、
    前記衛星測位位置と前記自律航法位置との前記位置偏差と判定しきい値との比較を行い、前記判定しきい値内に前記位置偏差が含まれていれば前記衛星測位位置が許容可能な値であると判定し、前記判定しきい値内に前記位置偏差が含まれていない場合には前記衛星測位位置が許容不可能な値であると判定し、
    前記衛星測位位置が許容不可能な値である場合には、前記自律航法位置に基づいて自動操舵を制御し、
    前記衛星測位の前記測位精度は、第１の精度と、該第１の精度よりも低い第２の精度で規定され、
    前記選択部は、
    前記測位精度が前記第２の精度であって、前記衛星測位位置が前記許容可能な値である場合は、前記衛星測位位置を自車位置として選択する、自動操舵制御装置。
  16. 衛星測位により検出された衛星測位位置または自律航法により検出された自律航法位置に基づいて自動操舵を制御する自動操舵制御装置であって、
    前記自律航法により検出された自律航法位置と前記衛星測位により検出された衛星測位位置との位置偏差の大小を判定する判定部と、
    前記衛星測位の測位精度と、前記判定部での判定結果とに基づいて、前記自律航法位置および前記衛星測位位置のどちらを選択するかを決定する選択部と、を備え、
    前記判定部は、
    前記衛星測位位置と前記自律航法位置との前記位置偏差と判定しきい値との比較を行い、前記判定しきい値内に前記位置偏差が含まれていれば前記衛星測位位置が許容可能な値であると判定し、前記判定しきい値内に前記位置偏差が含まれていない場合には前記衛星測位位置が許容不可能な値であると判定し、
    前記衛星測位位置が許容不可能な値である場合には、前記自律航法位置に基づいて自動操舵を制御し、
    前記衛星測位の前記測位精度は、第１の精度と、該第１の精度よりも低い第２の精度で規定され、
    前記選択部は、
    前記測位精度が前記第２の精度であって、前記衛星測位位置が前記許容不可能な値である場合は、前記自律航法位置を自車位置として選択する、自動操舵制御装置。
  17. （ａ）衛星測位により自車位置を衛星測位位置として検出するステップと、
    （ｂ）自律航法により自車位置を自律航法位置として検出するステップと、
    （ｃ）前記衛星測位位置と前記自律航法位置との位置偏差の大小を判定するステップと、
    （ｄ）前記衛星測位の測位精度と、前記ステップ（ｃ）での判定結果とに基づいて、前記自律航法位置および前記衛星測位位置のどちらを選択するかを決定するステップと、を備え、
    前記ステップ（ｄ）での選択結果に基づいて、前記自律航法位置または前記衛星測位位置を自車位置として出力し、
    前記衛星測位の前記測位精度は、第１の精度と、該第１の精度よりも低い第２の精度で規定され、
    前記ステップ（ｃ）は、
    前記衛星測位位置と前記自律航法位置との前記位置偏差と判定しきい値との比較を行い、前記判定しきい値内に前記位置偏差が含まれていれば前記衛星測位位置が許容可能な値であると判定し、前記判定しきい値内に前記位置偏差が含まれていない場合には前記衛星測位位置が許容不可能な値であると判定するステップを含み、
    前記ステップ（ｄ）は、
    前記測位精度が前記第１の精度である場合は、前記ステップ（ｃ）での判定結果によらず、前記衛星測位位置を自車位置として選択するステップを含む、車両位置検出方法。
  18. （ａ）衛星測位により自車位置を衛星測位位置として検出するステップと、
    （ｂ）自律航法により自車位置を自律航法位置として検出するステップと、
    （ｃ）前記衛星測位位置と前記自律航法位置との位置偏差の大小を判定するステップと、
    （ｄ）前記衛星測位の測位精度と、前記ステップ（ｃ）での判定結果とに基づいて、前記自律航法位置および前記衛星測位位置のどちらを選択するかを決定するステップと、を備え、
    前記ステップ（ｄ）での選択結果に基づいて、前記自律航法位置または前記衛星測位位置を自車位置として出力し、
    前記衛星測位の前記測位精度は、第１の精度と、該第１の精度よりも低い第２の精度で規定され、
    前記ステップ（ｃ）は、
    前記衛星測位位置と前記自律航法位置との前記位置偏差と判定しきい値との比較を行い、前記判定しきい値内に前記位置偏差が含まれていれば前記衛星測位位置が許容可能な値であると判定し、前記判定しきい値内に前記位置偏差が含まれていない場合には前記衛星測位位置が許容不可能な値であると判定するステップを含み、
    前記ステップ（ｄ）は、
    前記測位精度が前記第２の精度であって、前記衛星測位位置が前記許容可能な値である場合は、前記衛星測位位置を自車位置として選択するステップを含む、車両位置検出方法。
  19. （ａ）衛星測位により自車位置を衛星測位位置として検出するステップと、
    （ｂ）自律航法により自車位置を自律航法位置として検出するステップと、
    （ｃ）前記衛星測位位置と前記自律航法位置との位置偏差の大小を判定するステップと、
    （ｄ）前記衛星測位の測位精度と、前記ステップ（ｃ）での判定結果とに基づいて、前記自律航法位置および前記衛星測位位置のどちらを選択するかを決定するステップと、を備え、
    前記ステップ（ｄ）での選択結果に基づいて、前記自律航法位置または前記衛星測位位置を自車位置として出力し、
    前記衛星測位の前記測位精度は、第１の精度と、該第１の精度よりも低い第２の精度で規定され、
    前記ステップ（ｃ）は、
    前記衛星測位位置と前記自律航法位置との前記位置偏差と判定しきい値との比較を行い、前記判定しきい値内に前記位置偏差が含まれていれば前記衛星測位位置が許容可能な値であると判定し、前記判定しきい値内に前記位置偏差が含まれていない場合には前記衛星測位位置が許容不可能な値であると判定するステップを含み、
    前記ステップ（ｄ）は、
    前記測位精度が前記第２の精度であって、前記衛星測位位置が前記許容不可能な値である場合は、前記自律航法位置を自車位置として選択するステップを含む、車両位置検出方法。
  20. 衛星測位により検出された衛星測位位置または自律航法により検出された自律航法位置に基づいて自動操舵を制御する自動操舵制御方法であって、
    （ａ）前記自律航法により検出された自律航法位置と前記衛星測位により検出された衛星測位位置との位置偏差の大小を判定するステップと、
    （ｂ）前記衛星測位の測位精度と、前記ステップ（ａ）での判定結果とに基づいて、前記自律航法位置および前記衛星測位位置のどちらを選択するかを決定するステップと、を備え、
    前記衛星測位の前記測位精度は、第１の精度と、該第１の精度よりも低い第２の精度で規定され、
    前記ステップ（ａ）は、
    前記衛星測位位置と前記自律航法位置との前記位置偏差と判定しきい値との比較を行い、前記判定しきい値内に前記位置偏差が含まれていれば前記衛星測位位置が許容可能な値であると判定し、前記判定しきい値内に前記位置偏差が含まれていない場合には前記衛星測位位置が許容不可能な値であると判定するステップを有し、
    前記衛星測位位置が許容不可能な値である場合には、前記自律航法位置に基づいて自動操舵を制御し、
    前記ステップ（ｂ）は、
    前記測位精度が前記第１の精度である場合は、前記ステップ（ａ）での判定結果によらず、前記衛星測位位置を自車位置として選択するステップを含む、自動操舵制御方法。
  21. 衛星測位により検出された衛星測位位置または自律航法により検出された自律航法位置に基づいて自動操舵を制御する自動操舵制御方法であって、
    （ａ）前記自律航法により検出された自律航法位置と前記衛星測位により検出された衛星測位位置との位置偏差の大小を判定するステップと、
    （ｂ）前記衛星測位の測位精度と、前記ステップ（ａ）での判定結果とに基づいて、前記自律航法位置および前記衛星測位位置のどちらを選択するかを決定するステップと、を備え、
    前記衛星測位の前記測位精度は、第１の精度と、該第１の精度よりも低い第２の精度で規定され、
    前記ステップ（ａ）は、
    前記衛星測位位置と前記自律航法位置との前記位置偏差と判定しきい値との比較を行い、前記判定しきい値内に前記位置偏差が含まれていれば前記衛星測位位置が許容可能な値であると判定し、前記判定しきい値内に前記位置偏差が含まれていない場合には前記衛星測位位置が許容不可能な値であると判定するステップを有し、
    前記衛星測位位置が許容不可能な値である場合には、前記自律航法位置に基づいて自動操舵を制御し、
    前記ステップ（ｂ）は、
    前記測位精度が前記第２の精度であって、前記衛星測位位置が前記許容可能な値である場合は、前記衛星測位位置を自車位置として選択するステップを含む、自動操舵制御方法。
  22. 衛星測位により検出された衛星測位位置または自律航法により検出された自律航法位置に基づいて自動操舵を制御する自動操舵制御方法であって、
    （ａ）前記自律航法により検出された自律航法位置と前記衛星測位により検出された衛星測位位置との位置偏差の大小を判定するステップと、
    （ｂ）前記衛星測位の測位精度と、前記ステップ（ａ）での判定結果とに基づいて、前記自律航法位置および前記衛星測位位置のどちらを選択するかを決定するステップと、を備え、
    前記衛星測位の前記測位精度は、第１の精度と、該第１の精度よりも低い第２の精度で規定され、
    前記ステップ（ａ）は、
    前記衛星測位位置と前記自律航法位置との前記位置偏差と判定しきい値との比較を行い、前記判定しきい値内に前記位置偏差が含まれていれば前記衛星測位位置が許容可能な値であると判定し、前記判定しきい値内に前記位置偏差が含まれていない場合には前記衛星測位位置が許容不可能な値であると判定するステップを有し、
    前記衛星測位位置が許容不可能な値である場合には、前記自律航法位置に基づいて自動操舵を制御し、
    前記ステップ（ｂ）は、
    前記測位精度が前記第２の精度であって、前記衛星測位位置が前記許容不可能な値である場合は、前記自律航法位置を自車位置として選択するステップを含む、自動操舵制御方法。
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