(57)【要約】【課題】三角関数の値を求める負荷を低減可能な技術を提供することを目的とする。【解決手段】車両位置検出装置１は、取得部１ａと、推定部１ｆとを備える。取得部１ａは、車両の速度及びヨーレートを取得する。推定部１ｆは、ヨーレートに基づくヨー角変化量であって予め定められた範囲内のヨー角変化量にＣＯＲＤＩＣアルゴリズムの演算を行った場合に途中で求められる値として予め規定された規定値と、速度及びヨー角変化量とに基づいて、車両の位置を求める。【選択図】図２
2019171918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の速度及びヨーレートを取得する取得部と、
前記ヨーレートに基づくヨー角変化量であって予め定められた範囲内のヨー角変化量にＣＯＲＤＩＣアルゴリズムの演算を行った場合に途中で求められる値として予め規定された規定値と、前記速度及び前記ヨー角変化量とに基づいて、前記車両の前後方向の位置及び前記車両の左右方向の位置を求める推定部と
を備える、車両位置検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両位置検出装置であって、
前記推定部は、
前記ヨーレートに基づいて前記ヨー角変化量を求める角度演算部と、
前記ヨー角変化量が、前記予め定められた範囲内であるか否かを判定する角度比較部と、
前記ヨー角変化量が前記予め定められた範囲内であると前記角度比較部で判定された場合に、前記規定値と、前記ヨー角変化量とに基づいて、前記速度を前記前後方向の成分及び前記左右方向の成分に分解するための三角関数の値を求める角度制限部と、
前記三角関数の値と、前記速度とに基づいて前記車両の前後方向の位置及び前記車両の左右方向の位置を求める車両位置演算部と
を含む、車両位置検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の車両位置検出装置で検出された前記車両の前後方向の位置及び前記車両の左右方向の位置に基づいて、前記車両の移動を車線に沿って制御する、車両制御装置。
【請求項４】
車両の速度及びヨーレートを取得し、
前記ヨーレートに基づくヨー角変化量であって予め定められた範囲内のヨー角変化量にＣＯＲＤＩＣアルゴリズムの演算を行った場合に途中で求められる値として予め規定された規定値と、前記速度及び前記ヨー角変化量とに基づいて、前記車両の前後方向の位置及び前記車両の左右方向の位置を求める、車両位置検出方法。
【請求項５】
請求項４に記載の車両位置検出方法であって、
前記車両の前記前後方向の位置及び前記左右方向の位置を求めることは、
前記ヨーレートに基づいて前記ヨー角変化量を求めること、
前記ヨー角変化量が、前記予め定められた範囲内であるか否かを判定すること、
前記ヨー角変化量が前記予め定められた範囲内であると判定された場合に、前記規定値と、前記ヨー角変化量とに基づいて、前記速度を前記前後方向の成分及び前記左右方向の成分に分解するための三角関数の値を求めること、及び、
前記三角関数の値と、前記速度とに基づいて前記車両の前後方向の位置及び前記車両の左右方向の位置を求めること
を含む、車両位置検出方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の車両位置検出方法で検出された前記車両の前後方向の位置及び前記車両の左右方向の位置に基づいて、前記車両の移動を車線に沿って制御する、車両制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両位置検出装置及び車両位置検出方法、並びに、それを用いた車両制御装置及び車両制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、車両が車線から逸脱することを抑制するレーンキープアシストなどの車両制御装置が提案されている。このレーンキープアシストは、道路の白線と、車両の速度と、車両のヨーレートに基づく三角関数とを用いて、直線路の前後方向（Ｘ軸方向）の位置、及び、それに直角な方向（Ｙ軸方向）の位置を演算し、その演算結果に基づいて車両の操舵をアシストする。
【０００３】
レーンキープアシスト量を演算するための車両のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置（Ｘ，Ｙ）は、下式（１）及び（２）によって演算できることが非特許文献１に開示されている。
【０００４】
【数１】
2019171918.tif 000003
【０００５】
【数２】
2019171918.tif 000004
【０００６】
なお、Ｖは車速（車両の速度）であり、直線路の方向をＸ軸、それと直角な方向をＹ軸、Ｘ軸と車両の前後方向のなす角Θは車両のＸ軸方向を基準とするＺ軸周りのヨー角、βはタイヤの滑り角であり、Ｘ０，Ｙ０，Θ０はそれぞれｔ＝０でのＸ，Ｙ，Θの値であり、ｔは任意の時間である。ヨー角Θは、ヨーレートγを用いて下式（３）によって演算される。
【０００７】
【数３】
2019171918.tif 000005
【０００８】
Ｘ０，Ｙ０を示す車両位置信号は、車両に搭載されているカメラを用いて周期的に更新される。しかしながら、カメラから求められる車両位置信号は外部のさまざまな環境により、必ずしも信頼できる信号とはならない。このため、複数個のＸ及びＹ信号から上式（１）〜（３）を用いて求められた精度の高い位置情報に基づいて、車両の逸脱防止制御が実施される。
【０００９】
ところで、浮動小数点演算や三角関数演算がない場合に三角関数を演算する方法として、ＣＯＲＤＩＣ（COordinate Rotational Digital Computer）という演算手法が１９５９年にＶｏｌｄｅｒ氏によって提案されている。このＣＯＲＤＩＣアルゴリズムは、−９０°〜９０°まで角度と下式（４）の値との比較を、ｉ＝１，２，３，…の順に行いながら、当該角度に対する三角関数の値を演算するアルゴリズムである。なお、ｉ＝１，２，３の場合の下式（４）の値は、４５°、２６．６°、１４．０°である。
【００１０】
【数４】
2019171918.tif 000006
【００１１】
例えば特許文献１，２には、以上のような−９０°〜９０°の三角関数の値を求めるＣＯＲＤＩＣアルゴリズムを用いて、図１に示す０°〜３６０°の範囲の角度の三角関数の値を演算する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開昭６２−１３９０４３号公報
【特許文献２】特開昭６４−７８３２３号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】安部正人、“自動車の運動と制御”、山海堂
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、車両制御装置の演算処理回路において、三角関数の値を求める負荷が比較的高いという問題があった。
【００１５】
そこで、本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、三角関数の値を求める負荷を低減可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る車両位置検出装置は、車両の速度及びヨーレートを取得する取得部と、前記ヨーレートに基づくヨー角変化量であって予め定められた範囲内のヨー角変化量にＣＯＲＤＩＣアルゴリズムの演算を行った場合に途中で求められる値として予め規定された規定値と、前記速度及び前記ヨー角変化量とに基づいて、前記車両の前後方向の位置及び前記車両の左右方向の位置を求める推定部とを備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、予め定められた範囲内のヨー角変化量にＣＯＲＤＩＣアルゴリズムの演算を行った場合に途中で求められる値として予め規定された規定値を用いて、車両の前後方向の位置及び前記車両の左右方向の位置を求める。このような構成によれば、三角関数の値を求める負荷を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来技術を説明するための図である。
【図２】実施の形態１に係る車両逸脱防止制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１に係る定数表を示す図である。
【図４】実施の形態１に係る車両位置検出装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】その他の変形例に係る車両位置検出装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図６】その他の変形例に係る車両位置検出装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図７】その他の変形例に係るサーバの構成を示すブロック図である。
【図８】その他の変形例に係る通信端末の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜実施の形態１＞
図２は、本実施の形態１に係る車両制御装置である車両逸脱防止制御装置の構成を示す図である。図２の車両逸脱防止制御装置は、車両位置検出装置１と、位置取得部２と、車速取得部３と、ヨーレート取得部４と、車両制御部５とを備える。車両位置検出装置１は、取得部１ａと、角度演算部１ｂと、角度比較部１ｃと、角度制限部１ｄと、車両位置演算部１ｅとを備える。なお、角度演算部１ｂ、角度比較部１ｃ、角度制限部１ｄ、及び、車両位置演算部１ｅは、推定部１ｆの概念に含まれる。
【００２０】
次に、車両逸脱防止制御装置の概要について説明する。
【００２１】
位置取得部２は、例えば車両のフロントガラスに配設されたカメラなどから検出された白線に基づいて車両の位置を取得する。車速取得部３は、例えば車両の車輪速センサなどから検出された車速信号に基づいて、車両の速度、つまり車速を取得する。ヨーレート取得部４は、例えば車両のヨーレートセンサから検出されたヨーレートを取得する。
【００２２】
車両位置検出装置１は、位置取得部２で取得された位置と、車速取得部３で取得された車速と、ヨーレート取得部４で取得されたヨーレートとに基づいて、車両の位置を検出（演算）する。なお、ここでいう車両の位置は、車両の前後方向（Ｘ軸方向）の位置、及び、車両の左右方向（Ｙ軸方向）の位置を含む。
【００２３】
車両制御部５は、車両位置検出装置１で検出された車両の位置に基づいて、車両が車線から逸脱しないように、車両の移動を当該車線に沿って制御する。なお、この制御は、複数の位置に基づいて行われてもよい。
【００２４】
次に、車両位置検出装置１の構成について詳細に説明する。
【００２５】
取得部１ａは、位置取得部２で取得された位置と、車速取得部３で取得された車速と、ヨーレート取得部４で取得されたヨーレートとを取得する。
【００２６】
角度演算部１ｂは、取得部１ａで取得されたヨーレートに基づいてヨー角変化量を求める。本実施の形態１では、角度演算部１ｂは、ヨー角変化量＝ヨーレート×演算周期の演算を行うことによって、ヨー角変化量を求める。
【００２７】
角度比較部１ｃは、角度演算部１ｂで求められたヨー角変化量が、予め定められた範囲内であるか否かを判定する。
【００２８】
ここで、予め定められた範囲の一例について説明する。自動運転に係わる国際基準として例えばＲ７９がある。このＲ７９のうち、ハンドルを握った状態での車線に沿った走行の維持、つまりハンズオン車線維持に対する規格であるＣａｔｅｇｏｒｙ  Ｂ１では、車速が１００ｋｍ／ｈであり、かつ最大横加速度が０．８ｍ／ｓ２である時に、車両が車線を逸脱しないことが要求されている。
【００２９】
自動車専用道路を走行している車両が車線を逸脱しない場合の横加速度の条件は、車速Ｖと旋回半径Ｒとを用いた下式（５）で表される。なお、式（５）は、例えば参考文献（酒井秀樹、“自動車運動力学  気持ちよいハンドリングのしくみと設計”）に記載されている。
【００３０】
【数５】
2019171918.tif 000007
【００３１】
車速に１００ｋｍ／ｈを、横加速度に０．８ｍ／ｓ２を式（５）に代入すると、（１００／３６００×１０００）２／Ｒ＝０．８となり、車両がおよそＲ＝１０００ｍのカーブを車線から逸脱せずに曲がれることが、上記規格を満足する要件となる。このときのステアリングギア比を１とすると、舵角は下式（６）で表される。なお、式（６）は、上記参考文献に記載されている。
【００３２】
【数６】
2019171918.tif 000008
【００３３】
なお、δは舵角であり、Ａは車両のスタビリティファクタであり、ｌは車両のホイールベースである。Ａ，ｌは車両に依存した係数である。ここで、上で求めたＲ＝１０００ｍと、Ａ＝０．００２及びｌ＝２．５ｍとを式（６）に代入すると、舵角δは下式（７）の値となる。
【００３４】
【数７】
2019171918.tif 000009
【００３５】
一般的には、ステアリングギア比は車両ごとに異なり、ステアリングギア比は１ではなく、舵角はステアリングギア比に比例する。例えば、ステアリングギア比が２０である場合の舵角は、上式（７）で求めた舵角を２０倍した７．３°となる。
【００３６】
次に舵角δに対するヨーレートγは、下式（８）のように表される。なお、式（８）は、上記参考文献に記載されている。
【００３７】
【数８】
2019171918.tif 000010
【００３８】
これまでに演算した舵角δなどの値を式（８）に代入すると、上記規格を満たす最大のヨーレートは下式（９）の値となる。
【００３９】
【数９】
2019171918.tif 000011
【００４０】
ここで、角度演算部１ｂは、上述したヨーレート×演算周期の演算を一定の演算周期で行うことにより、ヨー角変化量を演算する。例えば演算周期が５０ｍｓである場合において、上記規格を満たす最大のヨーレートに対応するヨー角の変化の最大値は、下式（１０）の値となる。
【００４１】
【数１０】
2019171918.tif 000012
【００４２】
以上のことから、ヨー角変化量が、５０ｍｓの期間で１．６°（１．６ｄｅｇ）以下の値である場合には、上記規格が満たされることになる。このため、車両の各センサに故障等がなく、快適な車両の運転または通常の車両の運転が行われる場合には、角度演算部１ｂでのヨー角変化量の演算結果は、１．６°以下の値となる。
【００４３】
角度比較部１ｃは、角度演算部１ｂで求められたヨー角変化量が、予め定められた範囲内であるか否かを判定する。本実施の形態１では、予め定められた範囲は、１．６°以下の範囲であるものとするが、これに限ったものではない。
【００４４】
角度制限部１ｄは、角度演算部１ｂで求めたヨー角変化量が、予め定められた範囲内であると角度比較部１ｃで判定された場合に、三角関数の値を求める。本実施の形態１では、角度制限部１ｄは、予め定められた範囲内のヨー角変化量にＣＯＲＤＩＣアルゴリズムの演算を行った場合に途中で求められる値として予め規定された規定値と、ヨー角変化量とに基づいて、三角関数の値を求める。具体的には、角度制限部１ｄは、和が上式（１）及び（２）の三角関数の積分値に相当する三角関数の値を求める。つまり、角度制限部１ｄは、車速を前後方向の成分及び左右方向の成分に分解するための三角関数の値を求める。この角度制限部１ｄによる三角算数の値の演算については後で詳細に説明する。
【００４５】
車両位置演算部１ｅは、角度制限部１ｄで求めた三角関数の値と、取得部１ａで取得された車速とに基づいて車両の前後方向の位置及び車両の左右方向の位置を求める。本実施の形態１では、車両位置演算部１ｅは、取得部１ａで取得された位置（Ｘ０，Ｙ０）及び車速Ｖと、角度制限部１ｄで求めた三角関数の値とに基づいて、実質的に上式（１）及び（２）の演算をおこなうことにより車両の位置（Ｘ，Ｙ）を求める。
【００４６】
＜角度制限部による三角関数の値の演算＞
上述したように本実施の形態１では、角度演算部１ｂで求めたヨー角変化量が予め定められた範囲内である場合に、角度制限部１ｄは、上式（１）及び（２）の三角関数の積分値を演算するための三角関数の値を求める。この三角関数は、ヨー角変化量ΔΘを用いて表されるｃｏｓ（β＋Θ＋ΔΘ）及びｓｉｎ（β＋Θ＋ΔΘ）であり、三角関数の加法定理により下式（１１）及び（１２）のように表される。
【００４７】
【数１１】
2019171918.tif 000013
【００４８】
【数１２】
2019171918.tif 000014
【００４９】
このうち、ｃｏｓ（β＋Θ）及びｓｉｎ（β＋Θ）の値は既知の値であり、ｃｏｓ（ΔΘ）及びｓｉｎ（ΔΘ）の値が求めることができれば、上式（１１）及び（１２）の値も求めることができる。ｃｏｓ（ΔΘ）及びｓｉｎ（ΔΘ）の値の演算には、安価な装置で浮動小数点演算や三角関数演算がない場合に三角関数を演算可能なＣＯＲＤＩＣアルゴリズムを用いることができる。ＣＯＲＤＩＣアルゴリズムによれば、初期値を下式（１３）のように設定したとき、下式（１４）〜（１７）の演算を繰り返すことによって、下式（１８）のｃｏｓθ及びｓｉｎθで表されるｃｏｓ（ΔΘ）及びｓｉｎ（ΔΘ）に十分に値が近づけられたｘｉ及びｙｉを求めることができる。
【００５０】
【数１３】
2019171918.tif 000015
【００５１】
【数１４】
2019171918.tif 000016
【００５２】
【数１５】
2019171918.tif 000017
【００５３】
【数１６】
2019171918.tif 000018
【００５４】
【数１７】
2019171918.tif 000019
【００５５】
【数１８】
2019171918.tif 000020
【００５６】
なお、（１／２ｉ−１）ｙｉ−１の値は、ｙｉ−１の値を「ｉ−１」桁のビットだけ右シフトすることによって求められる。ここで、式（１４）におけるｔａｎ−１（１／２ｉ−１）の演算結果からなる定数表が、車両位置検出装置１に実装（記憶）されている。
【００５７】
図３は、当該定数表の一例を示す図である。この定数表では、１６ｂｉｔの演算長があり、１４ｂｉｔ目を固定小数点とした例が示されている。例えば、ｔａｎ−１（１／２１−１）＝０．７８５［ｒａｄ］＝４５［ｄｅｇ］の値（ｉ＝１のｔｂｌ）は、１２８６８（＝０．７８５×２１４）となる。ｔａｎ−１（１／２２−１）＝０．４６３［ｒａｄ］＝２６．５［ｄｅｇ］の値（ｉ＝２のｔｂｌ）は、７５９６（＝０．４６３×２１４）となる。ｔａｎ−１（１／２３−１）＝０．２４５［ｒａｄ］＝１４．０［ｄｅｇ］の値（ｉ＝３のｔｂｌ）は、４０１４（＝０．２４５×２１４）となる。
【００５８】
図４は、本実施の形態１に係る車両位置検出装置の動作を示すフローチャートである。なお、この動作では、上述したＣＯＲＤＩＣアルゴリズムによる演算処理が実質的に行われる。
【００５９】
ステップＳ１にて、角度制限部１ｄは、角度演算部１ｂが求めたヨー角変化量ΔΘ（＝ヨーレート×演算周期）を取得する。以下、ヨー角変化量ΔΘが−１°（−１［ｄｅｇ］）である例を適宜示しながら説明する。ＣＯＲＤＩＣアルゴリズムの単位はラジアンであるため、角度制限部１ｄは、−１［ｄｅｇ］を−０．０１７４［ｒａｄ］に変換する。１６ｂｉｔの演算長があり、１４ｂｉｔ目を固定小数点とした場合、角度制限部１ｄは、−０．０１７４［ｒａｄ］を−２８６（＝−０．０１７４×２１４）に変換する。
【００６０】
ステップＳ２にて、角度制限部１ｄは、角度比較部１ｃの判定に用いられた予め定められた範囲に基づいて、下式（１９）のｎの値を決定する。
【００６１】
【数１９】
2019171918.tif 000021
【００６２】
本実施の形態１では、角度制限部１ｄは、角度比較部１ｃの判定に用いられた予め定められた範囲を規定する値よりも、下式（１９）の値が大きくなる最大のｎの値を決定する。例えば、予め定められた範囲が式（１０）で求めた１．６°以下の範囲である場合、角度制限部１ｄは、次式（２０）及び（２１）に示される結果から、１．６°よりも式（１９）の値が小さくなる最大の値「７」を、ｎの値として決定する。
【００６３】
【数２０】
2019171918.tif 000022
【００６４】
【数２１】
2019171918.tif 000023
【００６５】
なお、以下で説明するステップＳ４〜Ｓ１４のｘｎ，ｙｎ，ｘｔｍｐ，ｙｔｍｐは、上式（１４）〜（１７）のｘｉ，ｙｉ，（１／２ｉ−１）ｘｉ−１，（１／２ｉ−１）ｙｉ−１に相当し、ステップＳ４〜Ｓ１４のループ処理では、上式（１４）〜（１７）の演算が実質的に繰り返される。この際、ｘｔｍｐ，ｙｔｍｐは一時的な計算値として用いられ、ステップＳ１５の処理が行われる際には、ｘｎはｃｏｓ（ΔΘ）の近似値となり、ｙｎはｓｉｎ（ΔΘ）の近似値となる。
【００６６】
ここで本来であれば、ｎ＝１，２，３，…の順にｘｎ，ｙｎ，ｘｔｍｐ，ｙｔｍｐが求められる。しかしながら、ｎ＝６の上式（１９）の値である１．７９１［ｄｅｇ］以下の任意のヨーレート変化量の三角関数の値を求める場合、ｎ＝７におけるｘｎ，ｙｎ，ｘｔｍｐ，ｙｔｍｐは、一定値となる。つまり、予め定められた範囲内のヨー角変化量にＣＯＲＤＩＣアルゴリズムの演算を行った場合、途中で求められる値は一定値となる。そこで、本実施の形態１では、ｎ＝７を含むいくつかのｎについて、ｘｎ，ｙｎ，ｘｔｍｐ，ｙｔｍｐが、図３のｔｂｌと同様に、１４ｂｉｔ目を固定小数点とした形式で車両位置検出装置１に実装（記憶）されている。
【００６７】
ステップＳ３にて、角度制限部１ｄは、ステップＳ２で決定されたｎに対応するｘｎ，ｙｎ，ｘｔｍｐ，ｙｔｍｐを初期値として読み出す。
【００６８】
ステップＳ４にて、角度制限部１ｄは、ヨー角変化量ΔΘが０よりも小さいか否かを判定する。ヨー角変化量ΔΘが０よりも小さいと判定された場合には処理がステップＳ５に進み、ヨー角変化量ΔΘが０以上であると判定された場合には処理がステップＳ８に進む。ヨー角変化量ΔΘが、ステップＳ１で−２８６であった例では処理がステップＳ５に進む。
【００６９】
ステップＳ４からステップＳ５に処理が進んだ場合、角度制限部１ｄは、図３の定数表から、ｎの値と同じｉに対応するｔｂｌをｔｂｌ（ｎ）として読み出す。そして、角度制限部１ｄは、ヨー角変化量ΔΘにｔｂｌ（ｎ）を加える。ヨー角変化量ΔΘが、ステップＳ１で−２８６であった例では、ΔΘ＝ΔΘ＋ｔｂｌ（７）＝−２８６＋２５６＝−３０となる。
【００７０】
ステップＳ６にて、角度制限部１ｄは、ｘｎにｙｔｍｐを加える。ヨー角変化量ΔΘが、ステップＳ５で−３０となった例では、ステップＳ３に記載された初期値を用いて、ｘｎ＝ｘｎ＋ｙｔｍｐ＝１６３８３＋０＝１６３８３となる。
【００７１】
ステップＳ７にて、角度制限部１ｄは、ｙｎからｘｔｍｐを引く。ヨー角変化量ΔΘが、ステップＳ５で−３０となった例では、ステップＳ３に記載された初期値を用いて、ｙｎ＝ｙｎ−ｘｔｍｐ＝−１３−１２８＝１４１となる。その後、処理がステップＳ１１に進む。
【００７２】
ステップＳ４からステップＳ８に処理が進んだ場合、角度制限部１ｄは、図３の定数表から、ｎの値と同じｉに対応するｔｂｌをｔｂｌ（ｎ）として読み出す。そして、角度制限部１ｄは、ヨー角変化量ΔΘからｔｂｌ（ｎ）を引く。ステップＳ９にて、角度制限部１ｄは、ｘｎからｙｔｍｐを引く。ステップＳ１０にて、角度制限部１ｄは、ｙｎにｘｔｍｐを加える。その後、処理がステップＳ１１に進む。
【００７３】
ステップＳ１１にて、角度制限部１ｄは、ｘｎをｎ−１ビットシフトして得られる値によってｘｔｍｐを更新する。ヨー角変化量ΔΘが、ステップＳ５で−３０となった例では、角度制限部１ｄは、ステップＳ１１時点のｘｎの値である１６３８３を６ビットだけ右側にシフトさせることによって２５６を取得し、当該２５６によってｘｔｍｐを更新する。
【００７４】
ステップＳ１２にて、角度制限部１ｄは、ｙｎをｎ−１ビットシフトして得られる値によってｙｔｍｐを更新する。ヨー角変化量ΔΘが、ステップＳ５で−３０となった例では、角度制限部１ｄは、ステップＳ１２時点のｙｎの値である−１４１を６ビットだけ右側にシフトさせることによって−２を取得し、当該−２によってｙｔｍｐを更新する。
【００７５】
ステップＳ１３にて、角度制限部１ｄは、ｎを１つインクリメントする。ヨー角変化量ΔΘが、ステップＳ５で−３０となった例では、ｎ＝７＋１＝８となる。
【００７６】
ステップＳ１４にて、角度制限部１ｄは、ｎの値が１１より小さいか否かを判定する。なお、ｎ＝１１である場合の上式（１９）の値は、ｔａｎ−１（１／２１１−１）、つまり０．０００９７６［ｒａｄ］＝０．０５６［ｄｅｇ］の近似となる。本値は例えばヨーレートセンサの分解能×演算周期以下の角度となるように設定する。ｎの値が１１より小さいと判定された場合には処理がステップＳ４に戻り、ｎの値が１１以上であると判定された場合には処理がステップＳ１５に進む。処理がステップＳ１５に進む際、ｘｎはｃｏｓ（ΔΘ）に十分近い近似値となり、ｙｎはｓｉｎ（ΔΘ）に十分近い近似値となる。
【００７７】
ステップＳ１５にて、車両位置演算部１ｅは、角度制限部１ｄで求めたｃｏｓ（ΔΘ）及びｓｉｎ（ΔΘ）と、既知のｃｏｓ（β＋Θ）及びｓｉｎ（β＋Θ）とから、ｃｏｓ（β＋Θ＋ΔΘ）を求める。そして、車両位置演算部１ｅは、求めたｃｏｓ（β＋Θ＋ΔΘ）から上式（１）の三角関数の積分値を求め、当該積分値と、取得部１ａで取得された位置（Ｘ０）及び車速Ｖとから車両のＸ軸方向の位置（Ｘ）を求める。
【００７８】
ステップＳ１６にて、車両位置演算部１ｅは、角度制限部１ｄで求めたｃｏｓ（ΔΘ）及びｓｉｎ（ΔΘ）と、既知のｃｏｓ（β＋Θ）及びｓｉｎ（β＋Θ）とから、ｓｉｎ（β＋Θ＋ΔΘ）を求める。そして、車両位置演算部１ｅは、求めたｓｉｎ（β＋Θ＋ΔΘ）から上式（２）の三角関数の積分値を求め、当該積分値と、取得部１ａで取得された位置（Ｙ０）及び車速Ｖとから車両のＹ軸方向の位置（Ｙ）を求める。
【００７９】
＜実施の形態１のまとめ＞
一般的な車両位置検出装置では、車両の位置を上式（１）及び（２）を用いて計算するが、カメラ等による位置情報が複数あるため、計算量が比較的大きい。これに対して、推定部１ｆは、予め定められた範囲内のヨー角変化量ΔΘにＣＯＲＤＩＣアルゴリズムの演算を行った場合に途中で求められる値として予め規定された規定値（ｘｎ，ｙｎ，ｘｔｍｐ，ｙｔｍｐ，ｔｂｌ）と、速度及びヨー角変化量とに基づいて、車両の前後方向の位置及び車両の左右方向の位置を求める。このような推定部１ｆを備える本実施の形態１に係る車両位置検出装置１によれば、ｎ＝１，２，３，…の順にループ処理を行うよりも、ループ処理の回数を低減することができるので、三角関数の値を求める負荷を低減することができる。
【００８０】
また、特許文献１，２に記載された技術では、０°〜３６０°の範囲を区分した区分領域のいずれに角度が属するかを判定する領域判定を行ってから、当該角度の三角関数の値を演算する。しかしながら、ＣＯＲＤＩＣアルゴリズムはそもそも−９０°〜９０°の範囲で適用されるアルゴリズムであり、しかも本実施の形態１では、ヨー角変化量の範囲は制限されるので、そのような領域判定が不要となり、かつ、特許文献１，２に記載された技術で行われる演算の一部が不要となる。この点からも、本実施の形態１に係る車両位置検出装置１によれば、三角関数の値を求める負荷を低減することができる。以上の結果、浮動小数点演算や三角関数演算を内蔵していないような安価なマイクロコンピュータを用いて、三角関数の値を適切に求めることができる。
【００８１】
なお、以上の説明では、車両位置検出装置１が、ＣＯＲＤＩＣアルゴリズムを用いた例について説明した。しかしこれに限ったものではなく、車両位置検出装置１が、角度が制限された三角関数のテーブルを予め記憶し、当該テーブルを用いて計算した場合には、三角関数テーブルの数を削減することができる。この結果として、記憶容量の小さい安価なマイクロコンピュータでも三角関数の値を求めることができる。
【００８２】
＜その他の変形例＞
上述した図２の取得部１ａと、推定部１ｆとを、以下「取得部１ａ等」と記す。取得部１ａ等は、図５に示す処理回路８１により実現される。すなわち、処理回路８１は、車両の速度及びヨーレートを取得する取得部１ａと、予め定められた範囲内のヨー角変化量にＣＯＲＤＩＣアルゴリズムの演算を行った場合に途中で求められる値として予め規定された規定値と、速度及びヨー角変化量とに基づいて、車両の前後方向の位置及び車両の左右方向の位置を求める推定部１ｆと、を備える。処理回路８１には、専用のハードウェアが適用されてもよいし、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサが適用されてもよい。プロセッサには、例えば、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などが該当する。
【００８３】
処理回路８１が専用のハードウェアである場合、処理回路８１は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。取得部１ａ等の各部の機能それぞれは、処理回路を分散させた回路で実現されてもよいし、各部の機能をまとめて一つの処理回路で実現されてもよい。
【００８４】
処理回路８１がプロセッサである場合、取得部１ａ等の機能は、ソフトウェア等との組み合わせにより実現される。なお、ソフトウェア等には、例えば、ソフトウェア、ファームウェア、または、ソフトウェア及びファームウェアが該当する。ソフトウェア等はプログラムとして記述され、メモリに格納される。図６に示すように、処理回路８１に適用されるプロセッサ８２は、メモリ８３に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。すなわち、車両位置検出装置１は、処理回路８１により実行されるときに、車両の速度及びヨーレートを取得するステップと、予め定められた範囲内のヨー角変化量にＣＯＲＤＩＣアルゴリズムの演算を行った場合に途中で求められる値として予め規定された規定値と、速度及びヨー角変化量とに基づいて、車両の前後方向の位置及び車両の左右方向の位置を求めるステップと、が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ８３を備える。換言すれば、このプログラムは、取得部１ａ等の手順や方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、メモリ８３は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、そのドライブ装置等、または、今後使用されるあらゆる記憶媒体であってもよい。
【００８５】
以上、取得部１ａ等の各機能が、ハードウェア及びソフトウェア等のいずれか一方で実現される構成について説明した。しかしこれに限ったものではなく、取得部１ａ等の一部を専用のハードウェアで実現し、別の一部をソフトウェア等で実現する構成であってもよい。例えば、取得部１ａについては専用のハードウェアとしての処理回路８１及びレシーバなどでその機能を実現し、それ以外についてはプロセッサ８２としての処理回路８１がメモリ８３に格納されたプログラムを読み出して実行することによってその機能を実現することが可能である。
【００８６】
以上のように、処理回路８１は、ハードウェア、ソフトウェア等、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
【００８７】
また、以上で説明した車両位置検出装置１は、ＰＮＤ（Portable Navigation Device）などのナビゲーション装置と、携帯電話、スマートフォン及びタブレットなどの携帯端末を含む通信端末と、ナビゲーション装置及び通信端末の少なくともいずれか１つにインストールされるアプリケーションの機能と、サーバとを適宜に組み合わせてシステムとして構築される車両位置検出システムにも適用することができる。この場合、以上で説明した車両位置検出装置１の各機能あるいは各構成要素は、前記システムを構築する各機器に分散して配置されてもよいし、いずれかの機器に集中して配置されてもよい。
【００８８】
図７は、本変形例に係るサーバ９１の構成を示すブロック図である。図７のサーバ９１は、通信部９１ａと制御部９１ｂとを備えており、車両９２のナビゲーション装置などの車両装置９３と無線通信を行うことが可能となっている。
【００８９】
取得部である通信部９１ａは、車両装置９３と無線通信を行うことにより、車両装置９３で取得された車両９２の速度及びヨーレートを受信する。
【００９０】
制御部９１ｂは、サーバ９１の図示しないプロセッサなどが、サーバ９１の図示しないメモリに記憶されたプログラムを実行することにより、上述した推定部１ｆと同様の機能を有している。つまり、制御部９１ｂは、予め定められた範囲内のヨー角変化量にＣＯＲＤＩＣアルゴリズムの演算を行った場合に途中で求められる値として予め規定された規定値と、速度及びヨー角変化量とに基づいて、車両９２の前後方向の位置及び車両９２の左右方向の位置を求める。そして、通信部９１ａは、制御部９１ｂで求めた位置を車両装置９３に送信する。このように構成されたサーバ９１によれば、実施の形態１で説明した車両位置検出装置１と同様の効果を得ることができる。
【００９１】
図８は、本変形例に係る通信端末９６の構成を示すブロック図である。図８の通信端末９６は、通信部９１ａと同様の通信部９６ａと、制御部９１ｂと同様の制御部９６ｂとを備えており、車両９７の車両装置９８と無線通信を行うことが可能となっている。なお、通信端末９６には、例えば車両９７の運転者が携帯する携帯電話、スマートフォン、及びタブレットなどの携帯端末が適用される。このように構成された通信端末９６によれば、実施の形態１で説明した車両位置検出装置１と同様の効果を得ることができる。
【００９２】
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。
【符号の説明】
【００９３】
１  車両位置検出装置、１ａ  取得部、１ｂ  角度演算部、１ｃ  角度比較部、１ｄ  角度制限部、１ｅ  車両位置演算部、１ｆ  推定部。
【図１】
2019171918.tif 000024
【図２】
2019171918.tif 000025
【図３】
2019171918.tif 000026
【図４】
2019171918.tif 000027
【図５】
2019171918.tif 000028
【図６】
2019171918.tif 000029
【図７】
2019171918.tif 000030
【図８】
2019171918.tif 000031
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月15日(2019.5.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の速度及びヨーレートを取得する取得部と、
前記ヨーレートに基づくヨー角変化量であって予め定められた範囲内のヨー角変化量にＣＯＲＤＩＣアルゴリズムの演算を行った場合に途中のループ処理で求められる値として予め規定された規定値と、前記速度及び前記ヨー角変化量とに基づいて、前記途中のループ処理からＣＯＲＤＩＣアルゴリズムの演算を行うことによって、前記車両の前後方向の位置及び前記車両の左右方向の位置を求める推定部と
を備える、車両位置検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両位置検出装置であって、
前記推定部は、
前記ヨーレートに基づいて前記ヨー角変化量を求める角度演算部と、
前記ヨー角変化量が、前記予め定められた範囲内であるか否かを判定する角度比較部と、
前記ヨー角変化量が前記予め定められた範囲内であると前記角度比較部で判定された場合に、前記規定値と、前記ヨー角変化量とに基づいて、前記速度を前記前後方向の成分及び前記左右方向の成分に分解するための三角関数の値を求める角度制限部と、
前記三角関数の値と、前記速度とに基づいて前記車両の前後方向の位置及び前記車両の左右方向の位置を求める車両位置演算部と
を含む、車両位置検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の車両位置検出装置で検出された前記車両の前後方向の位置及び前記車両の左右方向の位置に基づいて、前記車両の移動を車線に沿って制御する、車両制御装置。
【請求項４】
車両の速度及びヨーレートを取得し、
前記ヨーレートに基づくヨー角変化量であって予め定められた範囲内のヨー角変化量にＣＯＲＤＩＣアルゴリズムの演算を行った場合に途中のループ処理で求められる値として予め規定された規定値と、前記速度及び前記ヨー角変化量とに基づいて、前記途中のループ処理からＣＯＲＤＩＣアルゴリズムの演算を行うことによって、前記車両の前後方向の位置及び前記車両の左右方向の位置を求める、車両位置検出方法。
【請求項５】
請求項４に記載の車両位置検出方法であって、
前記車両の前記前後方向の位置及び前記左右方向の位置を求めることは、
前記ヨーレートに基づいて前記ヨー角変化量を求めること、
前記ヨー角変化量が、前記予め定められた範囲内であるか否かを判定すること、
前記ヨー角変化量が前記予め定められた範囲内であると判定された場合に、前記規定値と、前記ヨー角変化量とに基づいて、前記速度を前記前後方向の成分及び前記左右方向の成分に分解するための三角関数の値を求めること、及び、
前記三角関数の値と、前記速度とに基づいて前記車両の前後方向の位置及び前記車両の左右方向の位置を求めること
を含む、車両位置検出方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の車両位置検出方法で検出された前記車両の前後方向の位置及び前記車両の左右方向の位置に基づいて、前記車両の移動を車線に沿って制御する、車両制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明に係る車両位置検出装置は、車両の速度及びヨーレートを取得する取得部と、前記ヨーレートに基づくヨー角変化量であって予め定められた範囲内のヨー角変化量にＣＯＲＤＩＣアルゴリズムの演算を行った場合に途中のループ処理で求められる値として予め規定された規定値と、前記速度及び前記ヨー角変化量とに基づいて、前記途中のループ処理からＣＯＲＤＩＣアルゴリズムの演算を行うことによって、前記車両の前後方向の位置及び前記車両の左右方向の位置を求める推定部とを備える。