JP7200897B2

JP7200897B2 - 占有グリッドマップ生成装置、占有グリッドマップ生成システム、占有グリッドマップ生成方法、およびプログラム

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Publication number: JP7200897B2
Application number: JP2019177053A
Authority: JP
Inventors: 直広藤原; 真大門; 存也寺二; 元気千葉
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2019-09-27
Publication date: 2023-01-10
Anticipated expiration: 2039-09-27
Also published as: WO2021059714A1; JP2021056608A; US20220215673A1

Description

本発明は、占有グリッドマップを生成する技術に関する。

車両が走行可能領域（フリースペース）を認識する手法の一つとして、占有グリッドマップ（Occupancy Grid Map：以下「ＯＧＭ」ともいう）が知られている（特許文献１）。ＯＧＭは、領域をグリッド（格子）状に区切り、グリッドによって仕切られた各セルに対し、セルを物体（立体物）が占有する確率を与えたマップである。ＯＧＭは、各セルの占有確率を時系列で更新していく。

特開２０１９－４６１４７号公報

時系列で更新を行う際、フレーム毎に各セルの占有確率をどの程度更新するか（更新幅）の設定が難しい。更新幅を大きくすれば、フレーム間で確率が大きく動くため、クラッター等に対しても占有確率が大きくなってしまう。一方で、更新幅を小さくしすぎると、物標確定に時間がかかってしまう。

本開示は、上記背景に鑑み、占有確率の更新幅を適切に制御できる占有グリッドマップ生成装置を提供する。

本開示は上記課題を解決するために以下の技術的手段を採用する。特許請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施の形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

本開示の占有グリッドマップ生成装置（１）は、領域をグリッド状に分割した複数のセルのそれぞれに物体が存在する占有確率を示す占有グリッドマップの生成装置であって、周辺にある物体を検出するデバイス（２０，２１）から、物体の検出結果データを取得するデータ取得部（１１，１２）と、前記検出結果データに基づいて、前時刻に算出した各セルの占有確率を逐次更新して最新の占有確率を算出する占有確率更新部（１３）と、周辺の地図データを取得する地図データ取得部（１６）と、前記地図データに基づいて、周辺の各セルの物体の存否に関するデータを求め、当該各セルの物体の存否に関するデータと前記検出結果データとの一致度合に基づいて、前記占有確率更新部による各セルの占有確率を更新する際に用いる検出結果データの重みを決定する更新重み算出部（１４）とを備える。

本開示によれば、地図データを利用して占有確率の更新幅を適切に制御することができる。

ＯＧＭ生成システムの構成を示す図である。ＯＧＭ生成装置の構成を示す図である。更新重みについて説明する図である。ＯＧＭ生成装置の動作を示すフローチャートである。ＰＤ地図の精度と更新重みについて説明する図である。（ａ）はＰＤ地図が高精度のときの更新重みを示し、（ｂ）はＰＤ地図が低精度のときの更新重みを示す。

以下、本開示の実施の形態にかかる占有グリッドマップ生成装置（以下、「ＯＧＭ生成装置」という）１０について、図面を参照して説明する。本実施の形態では、ＯＧＭ生成装置１０が複数の車両に搭載されて占有グリッドマップ生成システム（以下、「ＯＧＭ生成システム」という）１を構成する例を挙げて説明するが、ＯＧＭ生成装置１０は単体でも用いることができるし、また、必ずしも車両に搭載されなくてもよい。

図１は、ＯＧＭ生成システム１の構成を示す図である。ＯＧＭ生成システム１は、複数のプローブカーＣのそれぞれに搭載されたＯＧＭ生成装置１０と、プローブデータ地図サーバ（以下、「ＰＤ地図サーバ」という）３０とを備えている。

各プローブカーＣは、車両周辺にある物体の検出データと、車両の現在位置のデータをＰＤ地図サーバ３０に送信する。ＰＤ地図サーバ３０は、複数のプローブカーＣから収集した検出データに基づいてプローブデータ地図（以下、「ＰＤ地図」という）を生成する。ＰＤ地図サーバ３０は、プローブカーＣからの要求に応じて、当該プローブカーＣの周辺のＰＤ地図を配信する。

図２は、ＯＧＭ生成装置１０の構成を示す図である。ＯＧＭ生成装置１０は、領域をグリッド状に分割した複数のセルのそれぞれに物体が存在する占有確率を示す占有グリッドマップの生成装置である。

ＯＧＭ生成装置１０は、車両に搭載されたカメラ２０とミリ波レーダー２１とその他センサ２２に接続されている。カメラ２０で撮影された映像はカメラ用ＥＣＵ１１で処理され、周辺にある物体を検出する。ミリ波レーダー２１で取得されたデータはミリ波用ＥＣＵ１２で処理され、周辺にある物体を検出する。その他センサ２２は周辺にある物体を検出するその他のデバイスであり、その他センサ２２で取得されたデータはその他ＥＣＵ１３で処理される。カメラ２０とミリ波レーダー２１とその他センサ２２は、周辺にある物体を検出するデバイスに相当する。カメラ用ＥＣＵ１１、ミリ波用ＥＣＵ１２、その他ＥＣＵ１３で得られた物体の検出結果データは占有確率更新部１４に入力される。なお、以下の説明において、車両に搭載されたカメラ２０、ミリ波レーダー２１、その他センサ２２などの車両に搭載されたセンサを「自律センサ」と呼ぶ。なお、ここでは、センサの具体例としてカメラ２０、ミリ波レーダー２１を挙げたが、センサの種類はこれらに限定されず、その他センサ２２として様々な種類のセンサを用いることができる。

占有確率更新部１４は、周辺にある物体の検出結果データに基づいて、ＯＧＭの各セルの占有確率を更新する機能を有する。占有確率とは、セルに立体物が存在する確率である。

占有確率更新部１４は、所定のタイミングでＯＧＭを更新するが、前のタイミングで生成されたＯＧＭがある場合には、当該ＯＧＭの各セルの占有確率を更新することにより、ＯＧＭを逐次更新する。つまり、占有確率更新部１４は、カメラ２０やミリ波レーダー２１から検出結果データに基づいて各セルの占有確率を置き換えるのではなく、検出結果データに基づいて、前に生成したＯＧＭの占有確率を更新する。なお、ＯＧＭ生成装置１０は、例えば起動時などのように、ＯＧＭを一度も生成したことのない状態では、前のタイミングで生成したＯＧＭがないので、占有確率更新部１４は、検出結果データに基づいて、ＯＧＭの各セルの占有確率を算出する。

更新重み算出部１５は、占有確率を更新する際に用いる検出結果データの重みを算出する機能を有する。検出結果データに基づいて求めた検出点の尤度を重視する場合には、検出結果データの重みを大きくし、前時刻のＯＧＭの占有確率を重視する場合には、検出結果データの重みを小さくする。この結果、更新重み算出部１５にて算出された重みによって、占有確率更新部１４が占有確率を更新する際の更新幅が制御される。更新重み算出部１５は、更新重みを算出するために、ＰＤ地図データを用いる。

現在位置算出部１６は、自車両の現在位置を検出する機能を有する。現在位置算出部１６は、例えば、ＧＰＳ受信機である。ＰＤ地図取得部１７は、現在位置算出部１６にて算出した現在位置のデータをＰＤ地図サーバ３０に送信し、現在位置の周辺のＰＤ地図データのダウンロードを要求する。ＰＤ地図取得部１７は、ＰＤ地図サーバ３０からＰＤ地図データを受信すると、受信したＰＤ地図データを更新重み算出部１５に渡す。

ＰＤ地図データは、複数のプローブカーＣから収集された検出結果データを用いて生成され、周辺に存在する物体のデータが含まれている。ただし、ＰＤ地図のデータの精度は、収集したプローブデータの量や新しさによって異なり、必ずしも一定ではない。

更新重み算出部１５は、ＰＤ地図サーバ３０から取得したＰＤ地図に基づいて各セルの物体の存否に関するデータを求める。ＰＤ地図は、緯度経度と物体属性のデータで構成されているので、更新重み算出部１５は、自車両の位置のデータを用いて、取得したＰＤ地図を自車両から見たグリッドマップに変換する。これにより、自車両の周辺の領域をグリッド状に分割した各セル（すなわち、周辺の各セル）の物体の存否に関するデータが得られる。その後、更新重み算出部１５は、各セルの物体の存否に関するデータと、自律センサによる検出結果データとの一致度合に基づいて、各セルの占有確率の更新する際の検出結果データの重みを算出する。なお、ＰＤ地図がグリッドマップの形式の情報を有する場合には、ＰＤ地図に示される各セルの物体の存否に関するデータを用いて、各セルの更新重みを算出することができる。

図３は、更新重みについて説明する図である。図３において、「ＰＤ地図」の「あり」「なし」は、ＰＤ地図のデータにおける物体の「あり」「なし」を示し、「自律センサ」の「あり」「なし」は、自律センサの検出結果データに基づく物体の「あり」「なし」の判定結果を示す。

図３に見られるように、ＰＤ地図と自律センサの検出結果において、物体の存否が一致している場合には、更新重みを「大」とする。逆に、ＰＤ地図と自律センサの検出結果において、物体の存否が一致していない場合には、更新重みを「中」または「小」とする。つまり、物体の存否が一致する場合のほうが、一致しない場合よりも、更新重みを大きくする。なお、「大」「中」「小」の具体的な値は、実験的に適切な値を設定することができる。

ＰＤ地図と自律センサにおいて、物体の存否が一致していない場合については、自律センサで物体が「あり」と判定した場合と「なし」と判定した場合とで、更新重みを変える。すなわち、ＰＤ地図で物体が「なし」、自律センサで「あり」の場合には、何も存在しないセル（例えば、道路等）に物体（例えば、車両）が現れた可能性があり、自律センサの検出結果データが間違っていない可能性があるので、検出結果データに基づく更新重みを「中」とする。逆に、ＰＤ地図で物体が「あり」、自律センサで「なし」の場合には、自律センサの検出結果データが間違っている可能性があるので、更新重みを小さくする。なお、ＰＤ地図で物体が「なし」、自律センサで「あり」の状態が一定フレーム数連続した場合には、物体が存在する可能性が高いので、更新重みを「大」としてもよい。

更新重み算出部１５は、更新重みのデータを占有確率更新部１４に渡し、占有確率更新部１４は、検出結果データに基づき、各セルの占有確率を更新する際に、更新重み算出部１５から渡された更新重みを用いる。

図４は、実施の形態のＯＧＭ生成装置１０の動作を示す図である。ＯＧＭ生成装置１０は、自律センサから検出結果データを取得する（Ｓ１０）。続いて、ＯＧＭ生成装置１０は、検出結果データに基づき、物体の検出点を取得し、検出点の尤度を推定する（Ｓ１１）。

また、ＯＧＭ生成装置１０は、ＰＤ地図サーバ３０から現在位置周辺のＰＤ地図データを取得し（Ｓ１２）、ＰＤ地図データと検出結果データとに基づき、ＯＧＭの各セルの占有確率を更新する際の検出結果データの重みを算出する（Ｓ１３）。続いて、ＯＧＭ生成装置１０は、自律センサの検出点に基づき、更新重み算出部１５で求めた重みでＯＧＭを更新する（Ｓ１４）。

以上、本実施の形態のＯＧＭ生成装置１０の構成について説明したが、上記したＯＧＭ生成装置１０のハードウェアの例は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク、ディスプレイ、通信インターフェース等を備えたコンピュータである。上記した各機能を実現するモジュールを有するプログラムをＲＡＭまたはＲＯＭに格納しておき、ＣＰＵによって当該プログラムを実行することによって、上記したＯＧＭ生成装置が実現される。このようなプログラムも本発明の範囲に含まれる。

以上、本実施の形態のＯＧＭ生成システム１、ＯＧＭ生成装置１０の構成および動作について説明した。

本実施の形態のＯＧＭ生成装置１０は、ＰＤ地図データに基づく物体の存否に関する情報を用いて、自律センサによる検出結果を反映させる更新重みを算出するので、適切な更新重みでＯＧＭを更新することができる。自律センサによる検出結果データがＰＤ地図データと一致する場合には、更新重みを大きくすることで、早期に物標を確定することができ、未検出を低減できる。逆に、一致しない場合には、更新重みを小さくすることで、誤検出を低減できる。

以上、本実施の形態のＯＧＭ生成装置について説明したが、本開示のＯＧＭ生成装置は上記した実施の形態に限定されるものではない。
本開示にかかるＯＧＭ生成装置は、ＰＤ地図の精度に基づいて、ＯＧＭの更新重みを算出してもよい。ＰＤ地図の精度は、ＰＤ地図の生成に用いたプローブデータの量によって規定することができる。多くのプローブデータから生成したＰＤ地図は精度が高く、元となったプローブデータが少ない場合には精度が高いとはいえない。本開示では、ＰＤ地図の生成に用いたプローブデータの量が所定の閾値以上の場合は精度が高い、所定の閾値未満の場合は精度が低いとする。

図５（ａ）は、ＰＤ地図の精度が高い場合の更新重みを示す図であり、図５（ｂ）はＰＤ地図の精度が低い場合の更新重みを示す図である。図５（ａ）および図５（ｂ）では、更新重みを５段階の数値で示している。図５（ａ）と図５（ｂ）に示したように、ＰＤ地図の精度が高いほど、自律センサとＰＤ地図との一致度が高い場合の更新重みを大きくしてもよい。図５（ａ）および図５（ｂ）では、ＰＤ地図の精度の良し悪しと更新重みについて示したが、ＰＤ地図の更新日時によって更新重みを変えてよい。すなわち、最新の更新日時が新しいほど、自律センサとＰＤ地図との一致度が高い場合の更新重みを大きくしてもよい。

また、上記した実施の形態では、ＰＤ地図に基づく物体の存否に関するデータは、「あり」「なし」の２値である場合を例としたが、物体の存否に関する情報は、確率値であってもよい。この確率値と、ステップＳ１１で求めた検出点の尤度との一致度に基づいて、更新重みを算出してもよい。

また、上記した実施の形態では、地図データとして、ＰＤ地図を用いる例を挙げたが、地図データをＰＤ地図でなくてもよい。任意の会社が編集して作成された電子地図を用いてもよい。

上記した実施の形態では、地図データを用いて更新重みを算出する例を挙げたが、車車間通信や路車間通信等を通じて取得したデータに基づいて、更新重みを算出してもよい。

本発明は、車両の周辺領域等の占有確率マップを生成する装置として有用である。

１…ＯＧＭ生成システム、１０…ＯＧＭ生成装置、１１…カメラ用ＥＣＵ、
１２…ミリ波用ＥＣＵ、１３…その他ＥＣＵ、１４…占有確率更新部、
１５…更新重み算出部、１６…現在位置算出部、１７…ＰＤ地図取得部、
２０…カメラ、２１…ミリ波レーダー、２２…その他センサ、
３０…ＰＤ地図サーバ。

Claims

領域をグリッド状に分割した複数のセルのそれぞれに物体が存在する占有確率を示す占有グリッドマップの生成装置（１０）であって、
周辺にある物体を検出するデバイスから、物体の検出結果データを取得するデータ取得部（１１，１２）と、
前記検出結果データに基づいて、前時刻に算出した各セルの占有確率を逐次更新して最新の占有確率を算出する占有確率更新部（１３）と、
周辺の地図データを取得する地図データ取得部（１６）と、
前記地図データに基づいて、周辺の各セルの物体の存否に関するデータを求め、当該各セルの物体の存否に関するデータと前記検出結果データとの一致度合に基づいて、前記占有確率更新部による各セルの占有確率を更新する際に用いる検出結果データの重みを決定する更新重み算出部（１４）と、
を備える占有グリッドマップ生成装置。
前記更新重み算出部は、前記検出結果データと前記地図データに基づく物体の存否に関するデータとの一致度が高い場合に、一致度が低い場合よりも前記重みを大きくする請求項１に記載の占有グリッドマップ生成装置。
前記地図データ取得部にて取得する地図データは、プローブカーによって収集されたデータから生成されたプローブデータ地図であり、
前記プローブデータ地図の精度が高いほど、前記検出結果データと前記地図データに基づく物体の存否に関するデータとの一致度が高い場合の前記重みを大きくする請求項２に記載の占有グリッドマップ生成装置。
前記地図データ取得部にて取得する地図データは、プローブカーによって収集されたデータから生成されたプローブデータ地図であり、
前記プローブデータ地図の更新日時が新しいほど、前記検出結果データと前記地図データに基づく物体の存否に関するデータとの一致度が高い場合の前記重みを大きくする請求項２に記載の占有グリッドマップ生成装置。
周辺にある物体を検出するデバイスと、現在位置のデータを検出する現在位置検出部と、請求項３または４に記載の占有グリッドマップ生成装置と、を有する複数の車両と、
前記複数の車両から、前記デバイスによる検出結果データと現在位置のデータを取得するプローブデータ地図サーバ（３０）と、
を備え、
前記各車両が有する占有グリッドマップ生成装置は、前記プローブデータ地図サーバから取得した現在位置周辺のプローブデータ地図と、自車両に備えられたデバイスにて検出した検出結果データとに基づいて占有グリッドマップを生成する占有グリッドマップ生成システム（１）。
領域をグリッド状に分割した複数のセルのそれぞれに物体が存在する占有確率を示す占有グリッドマップを生成する方法であって、
占有グリッドマップ生成装置が、周辺にある物体を検出するデバイスから、物体の検出結果データを取得するステップと、
前記占有グリッドマップ生成装置が、周辺の地図データを取得するステップと、
前記占有グリッドマップ生成装置が、前記地図データに基づいて、周辺の各セルの物体の存否に関するデータを求め、当該各セルの物体の存否に関するデータと前記検出結果データとの一致度合に基づいて、前記占有グリッドマップの各セルの占有確率を更新する際に用いる検出結果データの重みを算出するステップと、
前記占有グリッドマップ生成装置が、前記検出結果データと前記重みとに基づいて、前時刻に算出した各セルの占有確率を逐次更新して最新の占有確率を算出するステップと、
を備える占有グリッドマップ生成方法。
領域をグリッド状に分割した複数のセルのそれぞれに物体が存在する占有確率を示す占有グリッドマップを生成するためのプログラムであって、コンピュータに、
周辺にある物体を検出するデバイスから、物体の検出結果データを取得するステップと、
周辺の地図データを取得するステップと、
前記地図データに基づいて、周辺の各セルの物体の存否に関するデータを求め、当該各セルの物体の存否に関するデータと前記検出結果データとの一致度合に基づいて、前記占有グリッドマップの各セルの占有確率を更新する際に用いる検出結果データの重みを算出するステップと、
前記検出結果データと前記重みとに基づいて、前時刻に算出した各セルの占有確率を逐次更新して最新の占有確率を算出するステップと、
を実行させるプログラム。