WO2018123217A1 - 外界認識システム - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an external recognition system that acquires external information around a vehicle using an external sensor such as a camera and recognizes external information using an external recognition device, and particularly corrects the direction recognized by the external recognition device.
- Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-169728 discloses an apparatus for correcting a yaw rate detected by a yaw rate sensor. This apparatus estimates the yaw rate of the host vehicle based on image information captured by an in-vehicle camera, and corrects the yaw rate detected by the yaw rate sensor using the estimated yaw rate.
- Image information captured by the camera is recognized by an external environment recognition device (for example, a recognition ECU).
- an external environment recognition device for example, a recognition ECU.
- the optical axis direction of the camera is set to coincide with the direction to be recognized (direction of the external world to be recognized), and then the optical axis direction of the camera is set as the reference direction (recognition direction) of the external environment recognition device.
- ⁇ Camera posture changes due to vehicle vibration and passenger contact.
- the optical axis direction of the camera and the reference direction of the external recognition device deviate from the direction to be recognized. For this reason, an error occurs in the position information of the recognition target obtained from the recognition result of the external recognition device.
- Japanese Patent Laid-Open No. 2011-169728 does not consider correcting the recognition result of the external recognition device.
- the present invention has been made in consideration of such problems, and can accurately correct the reference direction set in the external recognition apparatus, and can accurately recognize the position of the recognition target around the vehicle.
- the purpose is to provide.
- An external environment recognition system is a satellite positioning device that measures the position of a vehicle by receiving radio waves transmitted from an artificial satellite, a vehicle sensor that detects or estimates the behavior of the vehicle, and the surroundings of the vehicle
- An external sensor for acquiring external environment information and an external recognition device for recognizing the external information centered on a reference direction, wherein the external recognition device is a time-series position of the vehicle measured by the satellite positioning device.
- the detection value of the vehicle sensor is corrected based on the reference value, and the reference direction is corrected based on the corrected detection value.
- the external environment recognition device obtains a travel locus of the vehicle based on a time-series position of the vehicle measured by the satellite positioning device, and obtains a detection value of the vehicle sensor based on the travel locus.
- the reference direction may be corrected based on the detected value after correction.
- the detection value of the vehicle sensor is first corrected using a satellite positioning device with high position measurement accuracy, and then the reference direction of the external recognition device is corrected using the detection value after correction of the vehicle sensor. Therefore, the deviation in the reference direction set in the external recognition apparatus can be accurately corrected. As a result, the position of the recognition target around the vehicle can be accurately recognized.
- An external environment recognition system is a satellite positioning device that measures the position of a vehicle by receiving radio waves transmitted from an artificial satellite, a storage device that stores the position of a feature, and external environment information of the vehicle.
- An external sensor to acquire and an external recognition device that recognizes the external information centered on a reference direction, and the external recognition device is stored in the storage device and the position of the vehicle measured by the satellite positioning device.
- the reference direction is corrected based on the position of the feature.
- the external environment recognition device is configured to detect the relative position of the feature based on the vehicle based on the position of the vehicle measured by the satellite positioning device and the position of the feature stored in the storage device. A specific direction may be obtained, and the reference direction may be corrected based on the direction.
- the reference direction of the external recognition device is corrected using a satellite positioning device with high position measurement accuracy, it is possible to accurately correct the deviation of the reference direction set in the external recognition device. As a result, the position of the recognition target around the vehicle can be accurately recognized.
- the external environment recognition device may perform the process of correcting the reference direction when the reliability of measurement by the satellite positioning device is higher than a predetermined reliability. According to the above configuration, it is possible to more accurately correct the deviation in the reference direction set in the external recognition device.
- the present invention it is possible to accurately correct the deviation in the reference direction set in the external recognition device. As a result, the position of the recognition target around the vehicle can be accurately recognized.
- FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a vehicle control system including an external environment recognition system according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a flowchart of the correction process according to the first embodiment.
- FIG. 3 is a diagram comparing a travel locus calculated based on the travel position and a yaw rate calculated based on the yaw rate.
- FIG. 4A is a diagram showing each direction, the shooting range of the camera, and the recognition area of the external environment recognition device when the camera posture is correct
- FIG. 4B is the direction, the camera shooting range, and the external environment when the camera posture is incorrect. It is a figure which shows the recognition area of a recognition apparatus, and FIG.
- FIG. 4C is a figure which shows the reference
- FIG. 5A is a diagram illustrating an image and a recognition area that are captured with the camera posture being correct
- FIG. 5B is a diagram illustrating an image and a recognition region that is captured when the camera posture is not correct.
- FIG. 6 is a flowchart of a correction process according to a modification of the first embodiment.
- FIG. 7 is a flowchart of the correction process according to the second embodiment.
- FIG. 8A is a diagram illustrating an optical axis and a feature of a camera with a correct pan angle
- FIG. 8B is a diagram illustrating an optical axis and a feature of a camera with an incorrect pan angle.
- FIG. 9A is a diagram showing an optical axis and a feature of a camera having a correct pitch angle
- FIG. 9B is a diagram showing an optical axis and a feature of a camera having a wrong pitch angle.
- FIG. 10A is a diagram illustrating a feature photographed in a state where the roll angle is correct
- FIG. 10B is a diagram illustrating a feature photographed in a state where the roll angle is not correct.
- the external environment recognition system constitutes a part of the vehicle control system 10 mounted on the vehicle 100. Below, while explaining the vehicle control system 10, the outside world recognition system 12 is demonstrated.
- the vehicle control system 10 will be described with reference to FIG.
- the vehicle control system 10 is incorporated in the vehicle 100 and performs traveling control of the vehicle 100 by automatic driving or manual driving.
- This “automatic driving” is a concept that includes not only “fully automatic driving” in which all driving control of the vehicle 100 is automatically performed, but also “partial automatic driving” and “driving assistance” in which driving control is partially performed automatically. .
- the vehicle control system 10 basically includes an input system device group, an external environment recognition device 22, a vehicle control device 28, and an output system device group. Each device constituting the input system device group and the output system device group is connected to the external recognition device 22 and / or the vehicle control device 28 via a communication line. The external environment recognition device 22 and the vehicle control device 28 are connected to each other via a communication line.
- the input system device group includes an external sensor 14, a navigation device 16, a communication device 18, a vehicle sensor 20, an automatic operation switch 24, and an operation detection sensor 26 connected to an operation device (not shown).
- the output system device group includes a driving force device 30 that drives a wheel (not shown), a steering device 32 that steers the wheel, a braking device 34 that brakes the wheel, and a driver mainly through visual, auditory, and tactile senses.
- a notification device 36 for notification is provided.
- the input system devices (the external sensor 14, the navigation device 16, the communication device 18, and the vehicle sensor 20) and the external recognition device 22 constitute the external recognition system 12.
- the outside world sensor 14 obtains information indicating the outside world state of the vehicle 100 (hereinafter, outside world information) and outputs the outside world information to the outside world recognition device 22.
- the external sensor 14 includes one or more cameras 40, one or more radars 42, and one or more LIDARs 44 (Light Detection and Ranging, Laser Imaging Detection and Ranging). Is done.
- the detection direction of each sensor [the optical axis direction 92 of the camera 40 (see FIG. 4A) and the like] is determined as a relative direction with respect to the longitudinal direction 90 of the vehicle 100, for example. In the present embodiment, the detection direction of each sensor coincides (parallel) with the longitudinal direction 90 of the vehicle 100.
- the navigation device 16 includes a satellite positioning device 46, a navigation storage device 48, and a user interface (not shown) (for example, a touch panel display, a speaker, and a microphone).
- the navigation device 16 measures the current position (traveling position) of the vehicle 100 using detection information from the satellite positioning device 46 and the vehicle sensor 20, and generates a traveling route from the position to the destination designated by the user.
- the satellite positioning device 46 measures the current position of the vehicle 100 by receiving radio waves transmitted from artificial satellites.
- the satellite positioning device 46 can measure the latitude and longitude of the current position if communication can be performed simultaneously with three artificial satellites, and the altitude in addition to the latitude and longitude of the current position if communication can be performed simultaneously with four or more artificial satellites. It can be measured. As the number of satellites that can communicate increases, the accuracy of position measurement increases and the reliability increases.
- the navigation storage device 48 stores the travel route generated by the navigation device 16 as route information 84 and also stores map information 82.
- the map information 82 is acquired via the communication device 18 or a recording medium (not shown).
- the communication device 18 is configured to be able to communicate with roadside units, other vehicles, and external devices including a server. For example, information related to traffic devices (traffic signals, etc.), information related to other vehicles, probe information, The latest map information 82 is transmitted and received. Each information is output to the external environment recognition device 22 or the vehicle control device 28.
- the vehicle sensor 20 includes a yaw rate sensor 52 that detects an angular velocity around the vertical axis, and other sensors (not shown) such as a speed sensor that detects a vehicle speed (vehicle speed) V, an acceleration sensor that detects acceleration, and a lateral G A lateral G sensor for detecting the orientation, an orientation sensor for detecting the direction and orientation, and a gradient sensor for detecting the gradient.
- a signal detected by each sensor is output to the external environment recognition device 22 and / or the vehicle control device 28 and stored as own vehicle information 86 in each memory 64 and memory 80.
- the automatic operation switch 24 is a button switch provided on, for example, a steering wheel or an instrument panel.
- the automatic operation switch 24 is configured to be able to switch between a plurality of operation modes by manual operation of a user including a driver.
- the automatic operation switch 24 outputs a mode switching signal to the vehicle control device 28.
- the operation detection sensor 26 detects the presence / absence, operation amount, and operation position of the driver with respect to various operation devices (not shown) such as an accelerator pedal, a steering wheel, a brake pedal, a shift lever, and a direction indicating lever.
- the operation detection sensor 26 outputs the accelerator depression amount (accelerator opening), the steering operation amount (steering amount), the brake depression amount, the shift position, the right / left turn direction, and the like as detection results to the vehicle control device 28.
- the driving force device 30 includes a driving force ECU (Electronic Control Unit) and a driving source including an engine and a driving motor.
- the driving force device 30 generates traveling driving force (torque) of the vehicle 100 according to the vehicle control value output from the vehicle control unit 76, and transmits the driving driving force (torque) to the wheels via a transmission or directly.
- the steering device 32 includes an EPS (electric power steering system) ECU and an EPS actuator.
- the steering device 32 changes the direction of the wheels (steering wheels) according to the vehicle control value output from the vehicle control unit 76.
- the braking device 34 is, for example, an electric servo brake that also uses a hydraulic brake, and includes a brake ECU and a brake actuator.
- the braking device 34 brakes the wheel according to the vehicle control value output from the vehicle control unit 76.
- the notification device 36 includes a notification ECU, a display device, an acoustic device, and a tactile device.
- the notification device 36 performs a notification operation related to automatic driving or manual driving in response to a notification command output from the vehicle control device 28.
- the notification ECU controls one or more of the display device, the acoustic device, and the tactile device.
- the notification ECU may change the device to be operated according to the notification content and the operation itself.
- the external environment recognition device 22 is configured by one or a plurality of ECUs, and includes a memory 64 and various function implementation units.
- the function implementation unit is a software function unit in which a function is implemented by a CPU (central processing unit) executing a program stored in the memory 64.
- the function realizing unit can also be realized by a hardware function unit formed of an integrated circuit such as an FPGA (Field-Programmable Gate Array).
- the function realization unit includes an external environment recognition unit 60 and a correction processing unit 62.
- the external environment recognition unit 60 recognizes static external information around the vehicle 100 using the external information acquired by the external sensor 14, the map information 82 of the navigation device 16, and the like, and generates external recognition information.
- Static outside world information includes recognition targets such as lane marks, stop lines, traffic lights, traffic signs, features (real estate), travelable areas, retreat areas, and the like.
- the outside world recognition unit 60 recognizes dynamic outside world information around the vehicle 100 using outside world information acquired by the outside world sensor 14, information received by the communication device 18, and the like, and generates outside world recognition information.
- the dynamic outside world information includes, for example, obstacles such as parked and stopped vehicles, traffic participants such as pedestrians and other vehicles (including bicycles), traffic signals (light colors of traffic signals), and the like.
- the dynamic external information includes information on the movement direction of each recognition target.
- the external world recognition unit 60 recognizes the position of each recognition target based on the positioning result of the satellite positioning device 46 and the map information 82 of the navigation device 16.
- the reference direction 94 recognized by the external recognition device 22 is the same as the direction detected by each sensor (for example, the optical axis direction 92) (see FIG. 4A).
- the correction processing unit 62 performs the processes described in [2] to [3] below to correct the reference direction 94.
- the memory 64 stores reference information 66 and correction processing information 68 in addition to various programs.
- the reference information 66 is information indicating the reference direction 94, and is stored as information on a deviation amount with respect to the direction of the optical axis direction 92, for example.
- the correction process information 68 includes the external environment information acquired by the external sensor 14 when performing the correction process of the reference direction 94, the position and measurement time information of the vehicle 100 measured by the satellite positioning device 46, and the vehicle sensor 20. Contains information to be detected.
- the memory 64 stores the position of the vanishing point 102 recognized by the external recognition device 22 when the vehicle 100 is traveling straight on a straight road, that is, the position of the vanishing point 102 in the recognition area 98 (see FIG. 5A). To do. This is called the initial position Pi of the vanishing point 102.
- the vehicle control device 28 is configured by one or a plurality of ECUs similarly to the external environment recognition device 22, and includes a memory 80 and various function implementation units.
- the function realization unit includes an action plan unit 70, a trajectory generation unit 72, an operation mode control unit 74, and a vehicle control unit 76.
- the action plan unit 70 creates an action plan (time series of events) for each travel section based on the recognition result of the external environment recognition device 22, and updates the action plan as necessary.
- Examples of the event type include deceleration, acceleration, branching, merging, lane keeping, lane change, and overtaking.
- deceleration and acceleration are events that decelerate or accelerate the vehicle 100.
- Brain and “Join” are events that cause the vehicle 100 to smoothly travel at a branch point or a merge point.
- “Lane change” is an event for changing the travel lane of the vehicle 100.
- “Overtaking” is an event that causes the vehicle 100 to pass another vehicle ahead.
- the “lane keep” is an event that causes the vehicle 100 to travel so as not to deviate from the travel lane, and is subdivided according to the combination with the travel mode.
- the traveling mode includes constant speed traveling, following traveling, deceleration traveling, curve traveling, or obstacle avoidance traveling.
- the track generation unit 72 uses the map information 82, the route information 84, and the own vehicle information 86 read from the memory 80 to generate a planned travel track according to the action plan created by the action plan unit 70.
- the planned travel trajectory is data indicating time-series target behavior, and is specifically a time-series data set in which the position, posture angle, speed, acceleration / deceleration, curvature, yaw rate, and steering angle are data units.
- the operation mode control unit 74 performs a transition process from the manual operation mode to the automatic operation mode or a transition process from the automatic operation mode to the manual operation mode according to a signal output from the automatic operation switch 24. Further, the operation mode control unit 74 performs a transition process from the automatic operation mode to the manual operation mode according to the signal output from the operation detection sensor 26.
- the vehicle control unit 76 determines each vehicle control value for controlling the traveling of the vehicle 100 in accordance with the planned traveling track generated by the track generating unit 72. The vehicle control unit 76 then outputs the determined vehicle control values to the driving force device 30, the steering device 32, and the braking device 34.
- FIG. 2 The process which the external field recognition system 12 which concerns on 1st Embodiment performs using FIG. 2 is demonstrated.
- the process shown in FIG. 2 may be executed when the driver performs a predetermined operation, or may be executed at a predetermined timing, for example, when the vehicle 100 is powered on, or may be periodically executed.
- the travel locus of the vehicle 100 is used to correct the reference direction 94. In order to calculate the travel locus of the vehicle 100, the vehicle 100 needs to travel a certain distance or more.
- step S1 the satellite positioning device 46 determines whether or not the accuracy of position measurement is high. Specifically, it is determined whether the number of artificial satellites that can receive radio waves is equal to or greater than a predetermined number stored in the navigation storage device 48. Here, it is preferable to receive radio waves of at least four artificial satellites. If the number is greater than or equal to the predetermined number, that is, if the reliability is high (step S1: YES), the process proceeds to step S2. On the other hand, when the number is less than the predetermined number, that is, when the reliability is low (step S1: NO), the process of step S1 is performed again.
- step S2 various information necessary for the correction processing in steps S3 to S6 is acquired.
- the satellite positioning device 46 measures the position of the vehicle 100 while the vehicle 100 travels a certain distance or more.
- the measurement result (position S) is stored as time-series correction processing information 68 in the memory 64 of the external recognition device 22.
- the yaw rate sensor 52 detects the yaw rate Y2 (see FIG. 3).
- the detected value (yaw rate Y2) is stored as time-series correction processing information 68 in the memory 64 of the external recognition device 22.
- step S3 the correction processing unit 62 calculates the travel locus L1 (see FIG. 3) of the vehicle 100 based on the measurement result (position S) of the satellite positioning device 46 stored as the correction processing information 68. 3 is obtained by linear interpolation using the three measurement results (positions S1 to S3).
- step S5 the correction processing unit 62 compares the yaw rate Y1 obtained by calculation with the yaw rate Y2 detected by the yaw rate sensor 52. If the yaw rate Y1 and the yaw rate Y2 are different, the process proceeds to step S6. On the other hand, if the yaw rate Y1 and the yaw rate Y2 match (substantially match), the process proceeds to step S7.
- step S6 the correction processing unit 62 corrects the detection value of the yaw rate sensor 52.
- the yaw rate Y1 is a true value
- the amount of deviation of the yaw rate Y2 from the yaw rate Y1 is a correction value Sa.
- the correction value Sa is a numerical value for converting the detection value of the yaw rate sensor 52 into a true value.
- the correction processing unit 62 stores the correction value Sa in the memory 64 and outputs it to the vehicle control device 28.
- the vehicle control device 28 stores the correction value Pa in the memory 80.
- step S7 various information is acquired again.
- the camera 40 acquires image information
- the correction processing unit 62 determines an amount (position) where the vanishing point 102 recognized by the external recognition unit 60 is shifted from the initial position Pi when the vehicle 100 is traveling straight (when the yaw rate Y2A ⁇ 0). ) Is detected.
- step S9 the correction processing unit 62 compares the positional deviation amount of the vanishing point 102 with the deviation tolerance value stored in the memory 64. If the amount of positional deviation is greater than or equal to the allowable value (step S9: YES), the process proceeds to step S10. On the other hand, when the amount of positional deviation is less than the allowable value (step S9: NO), the process is terminated assuming that there is no deviation in the reference direction 94.
- step S10 the correction processing unit 62 corrects the reference direction 94 indicated by the reference information 66.
- the reference direction 94 is corrected so that the position P of the vanishing point 102 in the recognition area 98 matches the initial position Pi.
- a correction method when the pan angle is shifted will be described below.
- the optical axis direction 92 of the camera 40 and the reference direction 94 of the external recognition unit 60 are It coincides with the front-rear direction 90.
- the camera 40 captures image information of the imaging region 96 (FIG. 5A) centered on the optical axis direction 92
- the external recognition unit 60 captures an image of the recognition region 98 (FIG. 5A) centered on the reference direction 94. Recognize information.
- the optical axis direction 92 ′ of the camera 40 and the reference direction 94 ′ of the external recognition unit 60 are the vehicle 100. Does not match the front-rear direction 90.
- the camera 40 captures image information of the imaging region 96 ′ (FIG. 5B) centered on the optical axis direction 92 ′.
- the external recognition unit 60 recognizes image information in a recognition region 98 ′ (FIG. 5B) centered on the reference direction 94 ′.
- the vanishing point 102 is not at the initial position Pi, but at a position P shifted to the right from the initial position Pi.
- the correction processing unit 62 obtains a direction and correction amount for matching the initial position Pi in the recognition area 98 ′ with the current position P of the vanishing point 102. Then, the reference direction 94 ′ of the external recognition unit 60 is corrected based on the direction and the correction amount. As a result of the correction, the position P of the vanishing point 102 in the recognition area 98 coincides with the initial position Pi as indicated by the broken line in FIG. 5B. Further, as shown in FIG. 4C, the external environment recognition unit 60 can recognize the image information of the recognition region 98 (FIG. 5B) centering on the reference direction 94, that is, the front-rear direction 90 of the vehicle 100.
- the external environment recognition system 12 includes a satellite positioning device 46 that measures the position of the vehicle 100 by receiving radio waves transmitted from artificial satellites, and a vehicle sensor 20 that detects or estimates the behavior of the vehicle 100 ( A yaw rate sensor 52), an external sensor 14 (camera 40) that acquires external information around the vehicle 100, and an external recognition device 22 that recognizes external information centered on a reference direction 94.
- the external environment recognition device 22 corrects the detection value Y2 of the vehicle sensor 20 (yaw rate sensor 52) based on the time-series position of the vehicle 100 measured by the satellite positioning device 46, and based on the corrected detection value Y2A.
- the direction 94 is corrected.
- the external environment recognition device 22 obtains a travel locus L1 of the vehicle 100 based on the time-series positions S1, S2, and S3 of the vehicle 100 measured by the satellite positioning device 46 (step S3), and the travel locus L1. Based on this, the detection value Y2 of the vehicle sensor 20 (yaw rate sensor 52) is corrected (step S6), and the reference direction 94 is corrected based on the corrected detection value Y2A (step S10).
- the detection value Y2 of the vehicle sensor 20 (yaw rate sensor 52) is first corrected using the satellite positioning device 46 with high position measurement accuracy, and then the vehicle sensor 20 (yaw rate sensor 52) is corrected. Since the reference direction 94 of the external recognition device 22 is corrected using the detected value Y2A, the deviation of the reference direction 94 set in the external recognition device 22 can be accurately corrected. As a result, the position of the recognition target around the vehicle 100 can be accurately recognized.
- the external environment recognition device 22 performs a process of correcting the reference direction 94 when the reliability of measurement by the satellite positioning device 46 is higher than a predetermined reliability. According to the above configuration, the deviation in the reference direction 94 set in the external recognition device 22 can be corrected more accurately.
- step S24 shown in FIG. 6 the correction processing unit 62 calculates a travel locus L2 (see FIG. 3) based on the yaw rate Y2 detected by the yaw rate sensor 52.
- step S25 the correction processing unit 62 compares the travel locus L1 calculated based on the positioning result of the satellite positioning device 46 with the travel locus L2 calculated based on the yaw rate Y2 detected by the yaw rate sensor 52.
- the above processing can also be performed instead of step S4 and step S5 in FIG.
- the first embodiment it is possible to correct other vehicle sensors 20, for example, a speed sensor, an acceleration sensor, a lateral G sensor, and the like using the corrected yaw rate Y2A.
- the reason why the detection value of the yaw rate sensor 52 is corrected first in the first embodiment is that the yaw rate can be corrected with the highest accuracy.
- other vehicle sensors 20 may be corrected first.
- the optical axis direction of the radar 42 and the optical axis direction of the LIDAR 44 may be corrected.
- FIG. 7 The process which the external field recognition system 12 which concerns on 2nd Embodiment performs using FIG. 7 is demonstrated. As in the first embodiment, the process shown in FIG. 7 may be executed when the driver performs a predetermined operation, or may be executed at a predetermined timing, for example, when the vehicle 100 is powered on. It may be performed periodically.
- step S41 the satellite positioning device 46 determines whether or not the accuracy of position measurement is high. Specifically, it is determined whether the number of artificial satellites that can receive radio waves is equal to or greater than a predetermined number stored in the navigation storage device 48. If the number is greater than or equal to the predetermined number, that is, if the reliability is high (step S41: YES), the process proceeds to step S42. On the other hand, when the number is less than the predetermined number, that is, when the reliability is low (step S41: NO), the process of step S41 is performed again.
- step S42 various information necessary for the correction processing in steps S43 to S46 is acquired.
- the camera 40 acquires image information, and the satellite positioning device 46 measures the position of the vehicle 100.
- step S43 the correction processing unit 62 determines the relative direction of the feature 110 (see FIG. 5A and the like) based on the positioning result (position S) by the satellite positioning device 46 and the map information 82 stored in the navigation storage device 48.
- the direction of the feature 110 with respect to the position S of the vehicle 100 is calculated.
- the direction calculated here is referred to as a first direction D1. This process is performed when the external world recognition unit 60 can recognize the feature 110 within a predetermined range around the vehicle 100 based on the map information 82.
- step S44 the external recognition unit 60 recognizes the feature 110 based on the image information, and the correction processing unit 62 uses the relative direction of the feature 110 recognized by the external recognition unit 60 (based on the position S of the vehicle 100).
- the direction of the feature 110 is calculated.
- the direction calculated here is referred to as a second direction D2.
- step S45 the first direction D1 is compared with the second direction D2.
- step S45: YES the process proceeds to step S46.
- step S45: NO the process is ended assuming that there is no deviation in the reference direction 94.
- step S46 the correction processing unit 62 corrects the reference direction 94 indicated by the reference information 66.
- a correction direction and a correction amount for calculating the first direction D1 as a true value and matching the second direction D2 with the first direction D1 that is a true value are calculated.
- the reference direction 94 is corrected using the correction direction and the correction amount.
- the optical axis direction 92 of the camera 40 and the reference direction of the external environment recognition unit 60 94 coincides with the longitudinal direction 90 of the vehicle 100.
- the camera 40 captures image information of the imaging region 96 (FIG. 5A) centered on the optical axis direction 92
- the external recognition unit 60 captures an image of the recognition region 98 (FIG. 5A) centered on the reference direction 94. Recognize information.
- the optical axis direction 92 ′ of the camera 40 and the reference direction 94 ′ of the external recognition unit 60 are the front-rear direction of the vehicle 100. Does not match 90.
- the camera 40 captures image information of the imaging region 96 ′ (FIG. 5B) centered on the optical axis direction 92 ′, and the external recognition unit 60 recognizes the recognition region 98 ′ (FIG. 5B) centered on the reference direction 94 ′. 5B) is recognized (note that FIG. 5B shows a recognition area 98 ′ in which only the pan angle is shifted).
- the correction processing unit 62 corrects the reference direction 94 ′ of the external recognition unit 60 so as to coincide with the front-rear direction 90 of the vehicle 100 based on the position of the feature 110. As a result of the correction, the external environment recognition unit 60 can recognize the image information of the recognition area 98 (FIG. 5B) centering on the reference direction 94, that is, the front-rear direction 90 of the vehicle 100.
- the external environment recognition system 12 includes a satellite positioning device 46 that measures the position of the vehicle 100 by receiving radio waves transmitted from artificial satellites, and a navigation storage device 48 that stores the position of the feature 110.
- the external sensor 14 (camera 40) that acquires external information of the vehicle 100 and the external recognition device 22 that recognizes external information centered on the reference direction 94 are provided.
- the external environment recognition device 22 corrects the reference direction 94 based on the position of the vehicle 100 measured by the satellite positioning device 46 and the position of the feature 110 stored in the navigation storage device 48.
- the external environment recognition device 22 determines the feature 110 based on the vehicle 100 based on the position of the vehicle 100 measured by the satellite positioning device 46 and the position of the feature 110 stored in the navigation storage device 48. A relative direction may be obtained, and the reference direction 94 may be corrected based on the direction.
- the reference direction 94 of the external recognition device 22 is corrected using the satellite positioning device 46 with high position measurement accuracy, the deviation of the reference direction 94 set in the external recognition device 22 is accurately corrected. be able to. As a result, the position of the recognition target around the vehicle 100 can be accurately recognized.
- the external environment recognition device 22 performs a process of correcting the reference direction 94 when the reliability of measurement by the satellite positioning device 46 is higher than a predetermined reliability. According to the above configuration, the deviation in the reference direction 94 set in the external recognition device 22 can be corrected more accurately.
- step S44 in FIG. 7 the relative direction of the feature 110 is most easily measured when the vehicle 100 is stopped. For this reason, it is preferable that the process of 2nd Embodiment is performed in the state which the vehicle 100 has stopped.
- the deviation amount in the reference direction 94 becomes a certain amount or more, for example, the feature 110 that fits in a predetermined area (such as the center area) of the imaging area 96 without being shifted in the reference direction 94 does not fit in the imaging area 96.
- a predetermined area such as the center area
- the operation of the external environment recognition system 12 may be stopped.
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Abstract
外界認識システム(12)は、人工衛星から送信される電波を受信することにより車両(100)の位置を計測する衛星測位装置(46)と、車両(100)の挙動を検出又は推定するヨーレートセンサ(52)と、車両(100)の周囲の外界情報を取得するカメラ(40)と、基準方向(94)を中心とした外界情報を認識する外界認識装置(22)とを備える。外界認識装置(22)は、衛星測位装置(46)により計測される車両(100)の時系列の位置に基づいてヨーレートセンサ(52)の検出値(Y2)を補正し、補正後の検出値(Y2A)に基づいて基準方向(94)を補正する。
Description
この発明は、カメラ等の外界センサにより車両の周囲の外界情報を取得し、外界認識装置により外界情報を認識する外界認識システムに関し、特に、外界認識装置が認識する方向を補正するものである。
特開2011-169728号公報には、ヨーレートセンサにより検出されるヨーレートを補正する装置が開示される。この装置は、車載のカメラで撮影された画像情報に基づいて自車両のヨーレートを推定し、推定したヨーレートを用いてヨーレートセンサにより検出されたヨーレートを補正する。
カメラで撮影される画像情報は外界認識装置(例えば認識ECU等)で認識される。通常はカメラの光軸方向を認識すべき方向(認識すべき外界の方向)と一致させたうえで、カメラの光軸方向を外界認識装置の基準方向(認識する方向)として設定する。
カメラの姿勢は車両の振動や乗員の接触等に起因して変化する。カメラの姿勢変化に伴いカメラの光軸方向及び外界認識装置の基準方向は認識すべき方向からずれる。このため、外界認識装置の認識結果から求められる認識対象の位置情報には誤差が生じる。特開2011-169728号公報では外界認識装置の認識結果を補正することについて考慮されていない。
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、外界認識装置に設定される基準方向を精確に補正でき、車両周辺の認識対象の位置を精確に認識することができる外界認識システムを提供することを目的とする。
第1発明に係る外界認識システムは、人工衛星から送信される電波を受信することにより車両の位置を計測する衛星測位装置と、前記車両の挙動を検出又は推定する車両センサと、前記車両の周囲の外界情報を取得する外界センサと、基準方向を中心とした前記外界情報を認識する外界認識装置とを備え、前記外界認識装置は、前記衛星測位装置により計測される前記車両の時系列の位置に基づいて前記車両センサの検出値を補正し、補正後の前記検出値に基づいて前記基準方向を補正することを特徴とする。
第1発明において、前記外界認識装置は、前記衛星測位装置により計測される前記車両の時系列の位置に基づいて前記車両の走行軌跡を求め、前記走行軌跡に基づいて前記車両センサの検出値を補正し、補正後の前記検出値に基づいて前記基準方向を補正してもよい。
上記構成によれば、最初に位置計測の精度が高い衛星測位装置を用いて車両センサの検出値を補正し、次に車両センサの補正後の検出値を用いて外界認識装置の基準方向を補正するので、外界認識装置に設定される基準方向のずれを精確に補正することができる。その結果、車両周辺の認識対象の位置を精確に認識することができるようになる。
第2発明に係る外界認識システムは、人工衛星から送信される電波を受信することにより車両の位置を計測する衛星測位装置と、地物の位置を記憶する記憶装置と、前記車両の外界情報を取得する外界センサと、基準方向を中心とした前記外界情報を認識する外界認識装置とを備え、前記外界認識装置は、前記衛星測位装置により計測される前記車両の位置と前記記憶装置に記憶される前記地物の位置に基づいて前記基準方向を補正することを特徴とする。
第2発明において、前記外界認識装置は、前記衛星測位装置により計測される前記車両の位置と前記記憶装置に記憶される前記地物の位置に基づいて前記車両を基準とする前記地物の相対的な方向を求め、前記方向に基づいて前記基準方向を補正してもよい。
上記構成によれば、位置計測の精度が高い衛星測位装置を用いて外界認識装置の基準方向を補正するので、外界認識装置に設定される基準方向のずれを精確に補正することができる。その結果、車両周辺の認識対象の位置を精確に認識することができるようになる。
第1発明又は第2発明において、前記外界認識装置は、前記衛星測位装置による計測の信頼性が所定の信頼性よりも高い場合に前記基準方向を補正する処理を行ってもよい。上記構成によれば、外界認識装置に設定される基準方向のずれをより精確に補正することができる。
本発明によれば、外界認識装置に設定される基準方向のずれを精確に補正することができる。その結果、車両周辺の認識対象の位置を精確に認識することができるようになる。
以下、本発明に係る外界認識システムについて好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。
[1 車両制御システム10の構成]
本発明に係る外界認識システムは、車両100に搭載される車両制御システム10の一部を構成する。以下では、車両制御システム10の説明をすると共に外界認識システム12の説明をする。
本発明に係る外界認識システムは、車両100に搭載される車両制御システム10の一部を構成する。以下では、車両制御システム10の説明をすると共に外界認識システム12の説明をする。
[1.1 全体構成]
図1を用いて車両制御システム10の説明をする。車両制御システム10は、車両100に組み込まれており、且つ、自動運転又は手動運転により車両100の走行制御を行う。この「自動運転」は、車両100の走行制御をすべて自動で行う「完全自動運転」のみならず、走行制御を部分的に自動で行う「部分自動運転」や「運転支援」も含む概念である。
図1を用いて車両制御システム10の説明をする。車両制御システム10は、車両100に組み込まれており、且つ、自動運転又は手動運転により車両100の走行制御を行う。この「自動運転」は、車両100の走行制御をすべて自動で行う「完全自動運転」のみならず、走行制御を部分的に自動で行う「部分自動運転」や「運転支援」も含む概念である。
車両制御システム10は、基本的には、入力系装置群と、外界認識装置22と、車両制御装置28と、出力系装置群とから構成される。入力系装置群及び出力系装置群をなす各々の装置は、外界認識装置22及び/又は車両制御装置28に通信線を介して接続される。外界認識装置22と車両制御装置28は通信線を介して互いに接続される。
入力系装置群は、外界センサ14と、ナビゲーション装置16と、通信装置18と、車両センサ20と、自動運転スイッチ24と、操作デバイス(図示せず)に接続された操作検出センサ26を備える。出力系装置群は、車輪(図示せず)を駆動する駆動力装置30と、車輪を操舵する操舵装置32と、車輪を制動する制動装置34と、主に視覚・聴覚・触覚を通じて運転者に報知する報知装置36を備える。
一部の入力系装置(外界センサ14、ナビゲーション装置16、通信装置18、車両センサ20)と外界認識装置22は、外界認識システム12を構成する。
[1.2 入力系装置群の具体的構成]
外界センサ14は、車両100の外界状態を示す情報(以下、外界情報)を取得し、外界情報を外界認識装置22に出力する。外界センサ14は、具体的には、1以上のカメラ40と、1以上のレーダ42と、1以上のLIDAR44(Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging;光検出と測距)を含んで構成される。車両100の出荷段階で各センサの検知方向[カメラ40の光軸方向92(図4A参照)等]は、例えば車両100の前後方向90に対する相対的な方向として定められる。本実施形態では、各センサの検知方向は車両100の前後方向90と一致(平行)している。
外界センサ14は、車両100の外界状態を示す情報(以下、外界情報)を取得し、外界情報を外界認識装置22に出力する。外界センサ14は、具体的には、1以上のカメラ40と、1以上のレーダ42と、1以上のLIDAR44(Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging;光検出と測距)を含んで構成される。車両100の出荷段階で各センサの検知方向[カメラ40の光軸方向92(図4A参照)等]は、例えば車両100の前後方向90に対する相対的な方向として定められる。本実施形態では、各センサの検知方向は車両100の前後方向90と一致(平行)している。
ナビゲーション装置16は、衛星測位装置46と、ナビ記憶装置48と、図示しないユーザインタフェース(例えば、タッチパネル式のディスプレイ、スピーカ及びマイク)を含んで構成される。ナビゲーション装置16は、衛星測位装置46や車両センサ20等の検出情報を用いて車両100の現在位置(走行位置)を測定し、その位置からユーザが指定した目的地までの走行経路を生成する。
衛星測位装置46は、人工衛星から送信される電波を受信することにより車両100の現在位置を計測する。衛星測位装置46は、3つの人工衛星と同時に通信ができれば現在位置の緯度及び経度を計測することができ、4つ以上の人工衛星と同時に通信ができれば現在位置の緯度、経度の他に高度を計測することができる。通信可能な人工衛星の数が増えるほど、位置計測の精度は高くなり、その信頼度は向上する。
ナビ記憶装置48は、ナビゲーション装置16が生成した走行経路を経路情報84として記憶すると共に地図情報82を記憶する。地図情報82は、通信装置18や記録媒体(図示せず)を介して取得される。
通信装置18は、路側機、他の車両、及びサーバを含む外部装置と通信可能に構成されており、例えば、交通機器に関わる情報(交通信号等)、他の車両に関わる情報、プローブ情報又は最新の地図情報82を送受信する。各情報は外界認識装置22又は車両制御装置28に出力される。
車両センサ20は、垂直軸周りの角速度を検出するヨーレートセンサ52を含む他、図示しない各センサ、例えば、車両速度(車速)Vを検出する速度センサと、加速度を検出する加速度センサと、横Gを検出する横Gセンサと、向き・方位を検出する方位センサと、勾配を検出する勾配センサを含む。各々のセンサで検出される信号は、外界認識装置22及び/又は車両制御装置28に出力され、各々のメモリ64及びメモリ80に自車情報86として記憶される。
自動運転スイッチ24は、例えば、ステアリングホイール又はインストルメントパネル等に設けられるボタンスイッチである。自動運転スイッチ24は、ドライバを含むユーザの手動操作により、複数の運転モードを切り替え可能に構成される。自動運転スイッチ24は、モード切替信号を車両制御装置28に出力する。
操作検出センサ26は、図示しない各種操作デバイス、例えばアクセルペダル、ステアリングホイール、ブレーキペダル、シフトレバー、及び方向指示レバーに対するドライバの操作の有無や操作量、操作位置を検出する。操作検出センサ26は、検出結果としてアクセル踏込量(アクセル開度)、ステアリング操作量(操舵量)、ブレーキ踏込量、シフト位置、右左折方向等を車両制御装置28に出力する。
[1.3 出力系装置群の具体的構成]
駆動力装置30は、駆動力ECU(電子制御装置;Electronic Control Unit)と、エンジン・駆動モータを含む駆動源から構成される。駆動力装置30は、車両制御部76から出力される車両制御値に従って車両100の走行駆動力(トルク)を生成し、トランスミッションを介して、或いは直接的に車輪に伝達する。
駆動力装置30は、駆動力ECU(電子制御装置;Electronic Control Unit)と、エンジン・駆動モータを含む駆動源から構成される。駆動力装置30は、車両制御部76から出力される車両制御値に従って車両100の走行駆動力(トルク)を生成し、トランスミッションを介して、或いは直接的に車輪に伝達する。
操舵装置32は、EPS(電動パワーステアリングシステム)ECUと、EPSアクチュエータとから構成される。操舵装置32は、車両制御部76から出力される車両制御値に従って車輪(操舵輪)の向きを変更する。
制動装置34は、例えば、油圧式ブレーキを併用する電動サーボブレーキであって、ブレーキECUと、ブレーキアクチュエータとから構成される。制動装置34は、車両制御部76から出力される車両制御値に従って車輪を制動する。
報知装置36は、報知ECUと、表示装置と、音響装置と、触覚装置とから構成される。報知装置36は、車両制御装置28から出力される報知指令に応じて、自動運転又は手動運転に関わる報知動作を行う。報知動作の際に、報知ECUは表示装置と音響装置と触覚装置の1つ又は複数を制御する。このとき、報知ECUは報知内容に応じて動作させる装置やその動作自体を変えてもよい。
[1.4 外界認識装置22の構成]
外界認識装置22は、1つ又は複数のECUにより構成され、メモリ64と各種機能実現部を備える。この実施形態では、機能実現部は、CPU(中央処理ユニット)がメモリ64に記憶されているプログラムを実行することにより機能が実現されるソフトウエア機能部である。なお、機能実現部は、FPGA(Field-Programmable Gate Array)等の集積回路からなるハードウエア機能部により実現することもできる。機能実現部は、外界認識部60と、補正処理部62を含む。
外界認識装置22は、1つ又は複数のECUにより構成され、メモリ64と各種機能実現部を備える。この実施形態では、機能実現部は、CPU(中央処理ユニット)がメモリ64に記憶されているプログラムを実行することにより機能が実現されるソフトウエア機能部である。なお、機能実現部は、FPGA(Field-Programmable Gate Array)等の集積回路からなるハードウエア機能部により実現することもできる。機能実現部は、外界認識部60と、補正処理部62を含む。
外界認識部60は、外界センサ14で取得される外界情報、ナビゲーション装置16の地図情報82等を用いて、車両100の周辺の静的な外界情報を認識し、外界認識情報を生成する。静的な外界情報には、例えば、レーンマーク、停止線、交通信号機、交通標識、地物(不動産)、走行可能領域、退避領域等の認識対象が含まれる。外界認識部60は、外界センサ14で取得される外界情報、通信装置18で受信される情報等を用いて、車両100の周辺の動的な外界情報を認識し、外界認識情報を生成する。動的な外界情報には、例えば、駐停車車両等の障害物、歩行者・他車両(自転車を含む)等の交通参加者、交通信号(交通信号機の灯色)等が含まれる。また、動的な外界情報には、各認識対象の動作方向の情報も含まれる。外界認識部60は、各認識対象の位置を衛星測位装置46の測位結果とナビゲーション装置16の地図情報82に基づいて認識する。車両100の出荷時、外界認識装置22が認識する基準方向94は各センサが検知する方向(例えば光軸方向92)と同一にされる(図4A参照)。
補正処理部62は、下記[2]~[3]で説明する処理を行い、基準方向94を補正する。メモリ64は、各種プログラムの他に基準情報66と補正処理情報68を記憶する。基準情報66は、基準方向94を示す情報であり、例えば光軸方向92の方向に対するずれ量の情報として記憶される。補正処理情報68は、基準方向94の補正処理を行う際に外界センサ14で取得される外界情報と、衛星測位装置46で計測される車両100の位置及び計測時刻の情報と、車両センサ20で検出される情報を含む。更に、メモリ64は、車両100が直線道路を直進しているときに外界認識装置22により認識される消失点102の位置、すなわち認識領域98(図5A参照)内における消失点102の位置を記憶する。これを消失点102の初期位置Piという。
[1.5 車両制御装置28の構成]
車両制御装置28は、外界認識装置22と同様に1つ又は複数のECUにより構成され、メモリ80と各種機能実現部を備える。機能実現部は、行動計画部70と、軌道生成部72と、運転モード制御部74と、車両制御部76を含む。
車両制御装置28は、外界認識装置22と同様に1つ又は複数のECUにより構成され、メモリ80と各種機能実現部を備える。機能実現部は、行動計画部70と、軌道生成部72と、運転モード制御部74と、車両制御部76を含む。
行動計画部70は、外界認識装置22の認識結果に基づいて走行区間毎の行動計画(イベントの時系列)を作成し、必要に応じて行動計画を更新する。イベントの種類として、例えば、減速、加速、分岐、合流、レーンキープ、レーン変更、追い越しが挙げられる。ここで、「減速」「加速」は、車両100を減速又は加速させるイベントである。「分岐」「合流」は、分岐地点又は合流地点にて車両100を円滑に走行させるイベントである。「レーン変更」は、車両100の走行レーンを変更させるイベントである。「追い越し」は、車両100に前方の他車両を追い越させるイベントである。「レーンキープ」は、走行レーンを逸脱しないように車両100を走行させるイベントであり、走行態様との組み合わせによって細分化される。走行態様として、具体的には、定速走行、追従走行、減速走行、カーブ走行、或いは障害物回避走行が含まれる。
軌道生成部72は、メモリ80から読み出した地図情報82、経路情報84及び自車情報86を用いて、行動計画部70により作成された行動計画に従う走行予定軌道を生成する。この走行予定軌道は、時系列の目標挙動を示すデータであり、具体的には、位置、姿勢角、速度、加減速度、曲率、ヨーレート、操舵角をデータ単位とする時系列データセットである。
運転モード制御部74は、自動運転スイッチ24から出力される信号に応じて手動運転モードから自動運転モードへの移行処理、又は、自動運転モードから手動運転モードへの移行処理を行う。また、運転モード制御部74は、操作検出センサ26から出力される信号に応じて自動運転モードから手動運転モードへの移行処理を行う。
車両制御部76は、軌道生成部72により生成された走行予定軌道に従って、車両100を走行制御するための各々の車両制御値を決定する。そして、車両制御部76は、決定した各々の車両制御値を、駆動力装置30、操舵装置32、及び制動装置34に出力する。
[2 第1実施形態]
[2.1 外界認識システム12が行う処理]
図2を用いて第1実施形態に係る外界認識システム12が行う処理を説明する。図2で示される処理は、ドライバが所定操作を行った場合に実行されてもよいし、所定のタイミング、例えば車両100の電源起動時に実行されてもよいし、定期的に実行されてもよい。なお、第1実施形態では基準方向94を補正するために車両100の走行軌跡を用いる。車両100の走行軌跡を演算するためには車両100が一定距離以上走行する必要がある。
[2.1 外界認識システム12が行う処理]
図2を用いて第1実施形態に係る外界認識システム12が行う処理を説明する。図2で示される処理は、ドライバが所定操作を行った場合に実行されてもよいし、所定のタイミング、例えば車両100の電源起動時に実行されてもよいし、定期的に実行されてもよい。なお、第1実施形態では基準方向94を補正するために車両100の走行軌跡を用いる。車両100の走行軌跡を演算するためには車両100が一定距離以上走行する必要がある。
ステップS1において、衛星測位装置46は位置計測の精度が高いか否かを判定する。具体的には、電波を受信できる人工衛星数がナビ記憶装置48に記憶される所定数以上か否かを判定する。ここでは少なくとも4つの人工衛星の電波を受信することが好ましい。所定数以上である場合、すなわち信頼性が高い場合(ステップS1:YES)、処理はステップS2に移行する。一方、所定数未満である場合、すなわち信頼性が低い場合(ステップS1:NO)、再度ステップS1の処理が行われる。
ステップS2において、ステップS3~ステップS6の補正処理で必要な各種情報が取得される。衛星測位装置46は車両100が一定距離以上走行する間に車両100の位置計測を行う。計測結果(位置S)は外界認識装置22のメモリ64に時系列の補正処理情報68として記憶される。また、ヨーレートセンサ52はヨーレートY2(図3参照)を検出する。検出値(ヨーレートY2)は外界認識装置22のメモリ64に時系列の補正処理情報68として記憶される。
ステップS3において、補正処理部62は補正処理情報68として記憶される衛星測位装置46の計測結果(位置S)に基づいて車両100の走行軌跡L1(図3参照)を演算する。なお、図3で示す走行軌跡L1は3つの計測結果(位置S1~S3)を用いた線形補間により求められる。ステップS4において、補正処理部62は走行軌跡L1に基づいてヨーレートY1を演算する。例えば、衛星測位装置46の計測結果に基づいて車両100の車速V(単位時間当たりの位置変化量)を演算し、ヨーレートY1を走行軌跡L1の曲率半径Rと車速Vにより演算する(Y1=V/R)。
ステップS5において、補正処理部62は演算で求めたヨーレートY1とヨーレートセンサ52で検出されたヨーレートY2を比較する。ヨーレートY1とヨーレートY2が相違する場合、処理はステップS6に移行する。一方、ヨーレートY1とヨーレートY2が一致(略一致)する場合、処理はステップS7に移行する。
ステップS6において、補正処理部62はヨーレートセンサ52の検出値を補正する。ここでは、ヨーレートY1を真値とし、ヨーレートY1に対するヨーレートY2のずれの量を補正値Saとする。補正値Saはヨーレートセンサ52の検出値を真値に換算するための数値である。補正処理部62は補正値Saをメモリ64に記憶すると共に、車両制御装置28に出力する。車両制御装置28は補正値Paをメモリ80に記憶する。
ステップS7において、各種情報を再度取得する。カメラ40は画像情報を取得し、ヨーレートセンサ52はヨーレートY2A(=ヨーレートY2が補正値Saにより補正された値)を検出する。ステップS8において、補正処理部62は、車両100が直進しているとき(ヨーレートY2A≒0のとき)に、外界認識部60により認識される消失点102が初期位置Piからずれている量(位置ずれ量)を検出する。
ステップS9において、補正処理部62は消失点102の位置ずれ量とメモリ64に記憶されるずれ許容値とを比較する。位置ずれ量が許容値以上である場合(ステップS9:YES)、処理はステップS10に移行する。一方、位置ずれ量が許容値未満である場合(ステップS9:NO)、基準方向94にずれはないものとして処理は終了する。
ステップS10において、補正処理部62は基準情報66が示す基準方向94を補正する。ここでは、認識領域98内における消失点102の位置Pが初期位置Piと一致するように基準方向94を補正する。以下でパン角度がずれている場合の補正の方法を説明する。
図4Aで示すように、車両100におけるカメラ40の設置姿勢(パン角度)が正しい場合(初期姿勢である場合)、カメラ40の光軸方向92及び外界認識部60の基準方向94は車両100の前後方向90と一致する。この状態で、カメラ40は光軸方向92を中心とする撮影領域96(図5A)の画像情報を撮影し、外界認識部60は基準方向94を中心とする認識領域98(図5A)の画像情報を認識する。
図4Bで示すように、車両100におけるカメラ40の設置姿勢が正しくない場合(初期姿勢からずれている場合)、カメラ40の光軸方向92´及び外界認識部60の基準方向94´は車両100の前後方向90と一致しない。この状態で、カメラ40は光軸方向92´を中心とする撮影領域96´(図5B)の画像情報を撮影する。外界認識部60は基準方向94´を中心とする認識領域98´(図5B)の画像情報を認識する。認識領域98´において、消失点102は初期位置Piにはなく、初期位置Piから右方向にずれた位置Pにある。
補正処理部62は、認識領域98´内の初期位置Piを現在の消失点102の位置Pに合わせるための方向と補正量を求める。そして、その方向と補正量に基づいて外界認識部60の基準方向94´を補正する。補正の結果、図5Bの破線で示すように、認識領域98内における消失点102の位置Pは初期位置Piと一致する。また、図4Cで示すように、外界認識部60は基準方向94、すなわち車両100の前後方向90を中心とする認識領域98(図5B)の画像情報を認識できる。
[2.2 第1実施形態のまとめ]
第1実施形態に係る外界認識システム12は、人工衛星から送信される電波を受信することにより車両100の位置を計測する衛星測位装置46と、車両100の挙動を検出又は推定する車両センサ20(ヨーレートセンサ52)と、車両100の周囲の外界情報を取得する外界センサ14(カメラ40)と、基準方向94を中心とした外界情報を認識する外界認識装置22とを備える。外界認識装置22は、衛星測位装置46により計測される車両100の時系列の位置に基づいて車両センサ20(ヨーレートセンサ52)の検出値Y2を補正し、補正後の検出値Y2Aに基づいて基準方向94を補正する。
第1実施形態に係る外界認識システム12は、人工衛星から送信される電波を受信することにより車両100の位置を計測する衛星測位装置46と、車両100の挙動を検出又は推定する車両センサ20(ヨーレートセンサ52)と、車両100の周囲の外界情報を取得する外界センサ14(カメラ40)と、基準方向94を中心とした外界情報を認識する外界認識装置22とを備える。外界認識装置22は、衛星測位装置46により計測される車両100の時系列の位置に基づいて車両センサ20(ヨーレートセンサ52)の検出値Y2を補正し、補正後の検出値Y2Aに基づいて基準方向94を補正する。
具体的には、外界認識装置22は、衛星測位装置46により計測される車両100の時系列の位置S1、S2、S3に基づいて車両100の走行軌跡L1を求め(ステップS3)、走行軌跡L1に基づいて車両センサ20(ヨーレートセンサ52)の検出値Y2を補正し(ステップS6)、補正後の検出値Y2Aに基づいて基準方向94を補正する(ステップS10)。
上記構成によれば、最初に位置計測の精度が高い衛星測位装置46を用いて車両センサ20(ヨーレートセンサ52)の検出値Y2を補正し、次に車両センサ20(ヨーレートセンサ52)の補正後の検出値Y2Aを用いて外界認識装置22の基準方向94を補正するので、外界認識装置22に設定される基準方向94のずれを精確に補正することができる。その結果、車両100周辺の認識対象の位置を精確に認識することができるようになる。
また、外界認識装置22は、衛星測位装置46による計測の信頼性が所定の信頼性よりも高い場合に基準方向94を補正する処理を行う。上記構成によれば、外界認識装置22に設定される基準方向94のずれをより精確に補正することができる。
[2.3 第1実施形態の変形例1]
図6を用いて第1実施形態の変形例を説明する。外界認識システム12は、図2で示す動作の代わりに図6で示す動作を行うことも可能である。図6で示す一連の処理と図2で示す一連の処理は一部処理を除き互いに一致する。ここでは図6で示す一連の処理のうち、図2で示す一連の処理と相違する処理について説明する。
図6を用いて第1実施形態の変形例を説明する。外界認識システム12は、図2で示す動作の代わりに図6で示す動作を行うことも可能である。図6で示す一連の処理と図2で示す一連の処理は一部処理を除き互いに一致する。ここでは図6で示す一連の処理のうち、図2で示す一連の処理と相違する処理について説明する。
図6で示すステップS24において、補正処理部62はヨーレートセンサ52で検出されたヨーレートY2に基づいて走行軌跡L2(図3参照)を演算する。そして、ステップS25において、補正処理部62は衛星測位装置46の測位結果に基づいて演算した走行軌跡L1とヨーレートセンサ52で検出されたヨーレートY2に基づいて演算した走行軌跡L2とを比較する。以上の処理を図2のステップS4及びステップS5の代わりに行うこともできる。
[2.4 第1実施形態の変形例2]
第1実施形態において、補正後のヨーレートY2Aを用いて他の車両センサ20、例えば速度センサ、加速度センサ、横Gセンサ等を補正することも可能である。なお、第1実施形態でヨーレートセンサ52の検出値を最初に補正している理由は、ヨーレートが最も高精度に補正できるためである。しかし、他の車両センサ20を最初に補正してもよい。また、カメラ40の光軸方向92の他に、レーダ42の光軸方向及びLIDAR44の光軸方向を補正してもよい。
第1実施形態において、補正後のヨーレートY2Aを用いて他の車両センサ20、例えば速度センサ、加速度センサ、横Gセンサ等を補正することも可能である。なお、第1実施形態でヨーレートセンサ52の検出値を最初に補正している理由は、ヨーレートが最も高精度に補正できるためである。しかし、他の車両センサ20を最初に補正してもよい。また、カメラ40の光軸方向92の他に、レーダ42の光軸方向及びLIDAR44の光軸方向を補正してもよい。
[3 第2実施形態]
[3.1 外界認識システム12の動作]
図7を用いて第2実施形態に係る外界認識システム12が行う処理を説明する。第1実施形態と同様に、図7で示される処理は、ドライバが所定操作を行った場合に実行されてもよいし、所定のタイミング、例えば車両100の電源起動時に実行されてもよいし、定期的に実行されてもよい。
[3.1 外界認識システム12の動作]
図7を用いて第2実施形態に係る外界認識システム12が行う処理を説明する。第1実施形態と同様に、図7で示される処理は、ドライバが所定操作を行った場合に実行されてもよいし、所定のタイミング、例えば車両100の電源起動時に実行されてもよいし、定期的に実行されてもよい。
ステップS41において、衛星測位装置46は位置計測の精度が高いか否かを判定する。具体的には、電波を受信できる人工衛星数がナビ記憶装置48に記憶される所定数以上か否かを判定する。所定数以上である場合、すなわち信頼性が高い場合(ステップS41:YES)、処理はステップS42に移行する。一方、所定数未満である場合、すなわち信頼性が低い場合(ステップS41:NO)、再度ステップS41の処理が行われる。
ステップS42において、ステップS43~ステップS46の補正処理で必要な各種情報が取得される。カメラ40は画像情報を取得し、衛星測位装置46は車両100の位置計測を行う。
ステップS43において、補正処理部62は衛星測位装置46による測位結果(位置S)とナビ記憶装置48に記憶される地図情報82に基づいて地物110(図5A等参照)の相対的な方向(車両100の位置Sを基準とする地物110の方向)を演算する。ここで演算する方向を第1方向D1という。この処理は、外界認識部60が地図情報82に基づいて車両100の周囲所定範囲内に地物110を認識できる場合に行われる。
ステップS44において、外界認識部60は画像情報に基づいて地物110を認識し、補正処理部62は外界認識部60により認識される地物110の相対的な方向(車両100の位置Sを基準とする地物110の方向)を演算する。ここで演算する方向を第2方向D2という。
ステップS45において、第1方向D1と第2方向D2を比較する。第1方向D1と第2方向D2が相違する場合(ステップS45:YES)、処理はステップS46に移行する。一方、第1方向D1と第2方向D2が一致(略一致)する場合(ステップS45:NO)、基準方向94にずれはないものとして処理は終了する。
ステップS46において、補正処理部62は基準情報66が示す基準方向94を補正する。ここでは、第1方向D1を真値とし、第2方向D2を真値である第1方向D1に一致させるための補正方向と補正量を演算する。この補正方向と補正量を用いて基準方向94を補正する。
図8A、図9A、図10Aで示すように、車両100におけるカメラ40の設置姿勢(パン角度、ピッチ角度、ロール角度)が正しい場合、カメラ40の光軸方向92及び外界認識部60の基準方向94は車両100の前後方向90と一致する。この状態で、カメラ40は光軸方向92を中心とする撮影領域96(図5A)の画像情報を撮影し、外界認識部60は基準方向94を中心とする認識領域98(図5A)の画像情報を認識する。
図8B、図9B、図10Bで示すように、車両100におけるカメラ40の設置姿勢が正しくない場合、カメラ40の光軸方向92´及び外界認識部60の基準方向94´は車両100の前後方向90と一致しない。この状態で、カメラ40は光軸方向92´を中心とする撮影領域96´(図5B)の画像情報を撮影し、外界認識部60は基準方向94´を中心とする認識領域98´(図5B)の画像情報を認識する(なお、図5Bはパン角度のみがずれた認識領域98´を示している。)。
補正処理部62は外界認識部60の基準方向94´を、地物110の位置に基づいて車両100の前後方向90と一致するように補正する。補正の結果、外界認識部60は基準方向94、すなわち車両100の前後方向90を中心とする認識領域98(図5B)の画像情報を認識できる。
[3.2 第2実施形態のまとめ]
第2実施形態に係る外界認識システム12は、人工衛星から送信される電波を受信することにより車両100の位置を計測する衛星測位装置46と、地物110の位置を記憶するナビ記憶装置48と、車両100の外界情報を取得する外界センサ14(カメラ40)と、基準方向94を中心とした外界情報を認識する外界認識装置22とを備える。外界認識装置22は、衛星測位装置46により計測される車両100の位置とナビ記憶装置48に記憶される地物110の位置に基づいて基準方向94を補正する。
第2実施形態に係る外界認識システム12は、人工衛星から送信される電波を受信することにより車両100の位置を計測する衛星測位装置46と、地物110の位置を記憶するナビ記憶装置48と、車両100の外界情報を取得する外界センサ14(カメラ40)と、基準方向94を中心とした外界情報を認識する外界認識装置22とを備える。外界認識装置22は、衛星測位装置46により計測される車両100の位置とナビ記憶装置48に記憶される地物110の位置に基づいて基準方向94を補正する。
具体的には、外界認識装置22は、衛星測位装置46により計測される車両100の位置とナビ記憶装置48に記憶される地物110の位置に基づいて車両100を基準とする地物110の相対的な方向を求め、その方向に基づいて基準方向94を補正してもよい。
上記構成によれば、位置計測の精度が高い衛星測位装置46を用いて外界認識装置22の基準方向94を補正するので、外界認識装置22に設定される基準方向94のずれを精確に補正することができる。その結果、車両100周辺の認識対象の位置を精確に認識することができるようになる。
第1実施形態と同様に、外界認識装置22は、衛星測位装置46による計測の信頼性が所定の信頼性よりも高い場合に基準方向94を補正する処理を行う。上記構成によれば、外界認識装置22に設定される基準方向94のずれをより精確に補正することができる。
なお、図7のステップS44の処理において、地物110の相対的な方向は、車両100が停車している状態で最も計測しやすい。このため、第2実施形態の処理は、車両100が停車している状態で行われることが好ましい。
なお、本発明に係る外界認識システムは、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
基準方向94のずれ量が一定以上になった場合、例えば、基準方向94がずれていない状態で撮影領域96の所定領域内(中心領域等)に納まる地物110が撮影領域96内に納まらなくなった場合、又は、そのような地物110が撮影領域96の端に位置する場合には、外界認識システム12の動作を停止してもよい。
Claims (5)
- 人工衛星から送信される電波を受信することにより車両(100)の位置を計測する衛星測位装置(46)と、
前記車両(100)の挙動を検出又は推定する車両センサ(20)と、
前記車両(100)の周囲の外界情報を取得する外界センサ(14)と、
基準方向(94)を中心とした前記外界情報を認識する外界認識装置(22)とを備え、
前記外界認識装置(22)は、前記衛星測位装置(46)により計測される前記車両(100)の時系列の位置に基づいて前記車両センサ(20)の検出値を補正し、補正後の前記検出値に基づいて前記基準方向(94)を補正する
ことを特徴とする外界認識システム(12)。 - 請求項1に記載の外界認識システム(12)において、
前記外界認識装置(22)は、前記衛星測位装置(46)により計測される前記車両(100)の時系列の位置に基づいて前記車両(100)の走行軌跡を求め、前記走行軌跡に基づいて前記車両センサ(20)の検出値を補正し、補正後の前記検出値に基づいて前記基準方向(94)を補正する
ことを特徴とする外界認識システム(12)。 - 人工衛星から送信される電波を受信することにより車両(100)の位置を計測する衛星測位装置(46)と、
地物(110)の位置を記憶する記憶装置(48)と、
前記車両(100)の外界情報を取得する外界センサ(14)と、
基準方向(94)を中心とした前記外界情報を認識する外界認識装置(22)とを備え、
前記外界認識装置(22)は、前記衛星測位装置(46)により計測される前記車両(100)の位置と前記記憶装置(48)に記憶される前記地物(110)の位置に基づいて前記基準方向(94)を補正する
ことを特徴とする外界認識システム(12)。 - 請求項3に記載の外界認識システム(12)において、
前記外界認識装置(22)は、前記衛星測位装置(46)により計測される前記車両(100)の位置と前記記憶装置(48)に記憶される前記地物(110)の位置に基づいて前記車両(100)を基準とする前記地物(110)の相対的な方向を求め、前記方向に基づいて前記基準方向(94)を補正する
ことを特徴とする外界認識システム(12)。 - 請求項1又は3に記載の外界認識システム(12)において、
前記外界認識装置(22)は、前記衛星測位装置(46)による計測の信頼性が所定の信頼性よりも高い場合に前記基準方向(94)を補正する処理を行う
ことを特徴とする外界認識システム(12)。
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