(57)【要約】距離係数学習装置は、車速パルスおよびＧＰＳ情報から算出する観測量と距離係数の第１の推定値と第１のパラメータとに基づいて距離係数の第１の推定値および第１のパラメータを更新する第１の学習器と、車速パルスおよびＧＰＳ情報から算出する観測量と距離係数の第２の推定値と第２のパラメータとに基づいて距離係数の第２の推定値および第２のパラメータを更新する第２の学習器と、第１の推定値と第２の推定値との乖離が所定値以上のとき、第１の学習器の第１のパラメータおよび第１の推定値を、第２の学習器の第２のパラメータおよび第２の推定値により書き換える演算制御部とを有する。
2015079731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＰＳ情報から得られる複数の現在位置の間の距離、および、前記距離を走行する間に得られる車速パルスの個数に基づく距離係数の推定値と、パラメータとに基づいて現在位置を算出する現在位置算出装置に使用される距離係数学習装置において、
前記車速パルスおよび前記ＧＰＳ情報から算出する観測量と前記距離係数の第１の推定値と第１のパラメータとに基づいて前記距離係数の第１の推定値および前記第１のパラメータを更新する第１の学習器と、
前記車速パルスおよび前記ＧＰＳ情報から算出する観測量と前記距離係数の第２の推定値と第２のパラメータとに基づいて前記距離係数の第２の推定値および前記第２のパラメータを更新する第２の学習器と、
前記第１の推定値と前記第２の推定値との乖離を算出する乖離算出部と、
前記算出された前記第１の推定値と前記第２の推定値との乖離が所定値以上のとき、前記第１の学習器の前記第１のパラメータおよび前記第１の推定値を、前記第２の学習器の前記第２のパラメータおよび前記第２の推定値により書き換える演算制御部とを有する距離係数学習装置。
【請求項２】
請求項１に記載の距離係数学習装置において、
前記第１の学習器で演算された前記第１の推定値および前記第１のパラメータを第１の所定のタイミングで記憶する記憶部を備え、
前記第１の学習器は、第２の所定のタイミングに起動されて、前記第１の所定のタイミングでそれぞれ記憶した前記第１の推定値および前記第１のパラメータを起動時に読み込み、前記車速パルスおよび前記ＧＰＳ情報から算出する観測量と前記第１の推定値と前記第１のパラメータとに基づいて前記第１の推定値および前記第１のパラメータの更新処理を開始し、
前記第２の学習器は、前記第２の所定のタイミングに起動されて、予め記憶されている第２の推定値の初期値と前記第２のパラメータの初期値を起動時に読み込み、前記車速パルスおよび前記ＧＰＳ情報から算出する観測量と前記第２の推定値の初期値と前記第２のパラメータの初期値とに基づいて前記第２の推定値および前記第２のパラメータの更新処理を開始し、
前記乖離算出部は、前記第２の学習器が起動した後の所定時間後に出力される前記第２の推定値と前記第１の推定値との乖離を算出する距離係数学習装置。
【請求項３】
請求項２に記載の距離係数学習装置において、
前記第１および前記第２の学習器のアルゴリズムは、それぞれの学習器が起動後所定時間経過すると前記第１および前記第２のパラメータが収束するアルゴリズムであり、
前記第２の所定のタイミングにおいて、前記第１のパラメータは前記第２のパラメータに比べて小さい、距離係数学習装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の距離係数学習装置において、
前記第１および第２の学習器はそれぞれ、前回の距離係数の第１または第２の推定値、今回の車速パルス、および今回のＧＰＳ情報に基づき、前記第１もしくは第２のパラメータが最小になるように今回の距離係数の第１の推定値および第２の推定値を求める学習器である距離係数学習装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の距離係数学習装置において、
前記第１および第２の学習器はそれぞれカルマンフィルタであり、前記第１および前記第２のパラメータはそれぞれ、前記距離係数の第１の推定値または第２の推定値の誤差分散である距離係数学習装置。
【請求項６】
請求項２または３に記載の距離係数学習装置において、
前記距離係数学習装置が車両用途であり、前記第１の所定のタイミングは車両のイグニションオフであり、前記第２の所定のタイミングは車両のイグニションオンである距離係数学習装置。
【請求項７】
ＧＰＳ情報から得られる複数の現在位置の間の距離、および、前記距離を走行する間に得られる車速パルスの個数に基づく距離係数の推定値と、パラメータとに基づいて現在位置を算出する現在位置算出装置に使用される距離係数学習方法において、
前記車速パルスおよび前記ＧＰＳ情報から算出する観測量と前記距離係数の第１の推定値と第１のパラメータとに基づいて前記距離係数の第１の推定値および前記第１のパラメータを更新し、
前記車速パルスおよび前記ＧＰＳ情報から算出する観測量と前記距離係数の第２の推定値と第２のパラメータとに基づいて前記距離係数の第２の推定値および前記第２のパラメータを更新し、
前記第１の推定値と前記第２の推定値との乖離を算出し、
前記算出された前記第１の推定値と前記第２の推定値との乖離が所定値以上のとき、前記更新した前記第１のパラメータおよび前記第１の推定値を、前記更新した前記第２のパラメータおよび前記第２の推定値により書き換える距離係数学習方法。
【請求項８】
ＧＰＳ情報から得られる複数の現在位置の間の距離、および、前記距離を走行する間に得られる車速パルスの個数に基づく距離係数推定値と、パラメータとに基づいて現在位置を算出する現在位置算出装置において、
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の距離係数学習装置を含み、
前記距離係数学習装置で得られた前記第１の推定値、車速パルスと、ＧＰＳ情報とに基づいて現在位置を算出する現在位置算出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体の回転数から移動距離を算出する、距離係数学習装置、距離係数学習方法および現在位置算出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体の位置はＧＰＳ信号を受信することにより算出可能であるが、遮蔽されている場合など、ＧＰＳ信号を受信していないタイミングでの位置更新が求められる場合がある。そのため、タイヤの回転数と移動距離との関係を表す距離係数をあらかじめ求めておき、ＧＰＳ信号よりも短い周期で得られるタイヤの回転数の情報を用いて移動距離を算出する。しかし距離係数はタイヤの摩耗や空気圧の変化やタイヤの交換などにより変化し、さらにセンサ入力には誤差が含まれるという問題がある。特許文献１には、保存している距離係数と新たに算出した距離係数との差が一定値以上の場合は、その差を誤差情報として保存し、一定回数以上誤差情報が検出されたら、誤差情報を用いて距離係数を新たに算出する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特開２００３−３２２５４４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、少ない記憶空間で応答性と安定性を両立させた距離係数の推定が難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によると、ＧＰＳ情報から得られる複数の現在位置の間の距離、および、距離を走行する間に得られる車速パルスの個数に基づく距離係数の推定値と、パラメータとに基づいて現在位置を算出する現在位置算出装置に使用される距離係数学習装置は、車速パルスおよびＧＰＳ情報から算出する観測量と距離係数の第１の推定値と第１のパラメータとに基づいて距離係数の第１の推定値および第１のパラメータを更新する第１の学習器と、車速パルスおよびＧＰＳ情報から算出する観測量と距離係数の第２の推定値と第２のパラメータとに基づいて距離係数の第２の推定値および第２のパラメータを更新する第２の学習器と、第１の推定値と第２の推定値との乖離を算出する乖離算出部と、算出された第１の推定値と第２の推定値との乖離が所定値以上のとき、第１の学習器の第１のパラメータおよび第１の推定値を、第２の学習器の第２のパラメータおよび第２の推定値により書き換える演算制御部とを有する。
本発明の第２の態様によると、第１の態様の距離係数学習装置において、第１の学習器で演算された第１の推定値および第１のパラメータを第１の所定のタイミングで記憶する記憶部を備え、第１の学習器は、第２の所定のタイミングに起動されて、第１の所定のタイミングでそれぞれ記憶した第１の推定値および第１のパラメータを起動時に読み込み、車速パルスおよびＧＰＳ情報から算出する観測量と第１の推定値と第１のパラメータとに基づいて第１の推定値および第１のパラメータの更新処理を開始し、第２の学習器は、第２の所定のタイミングに起動されて、予め記憶されている第２の推定値の初期値と第２のパラメータの初期値を起動時に読み込み、車速パルスおよびＧＰＳ情報から算出する観測量と第２の推定値の初期値と第２のパラメータの初期値とに基づいて第２の推定値および第２のパラメータの更新処理を開始し、乖離算出部は、第２の学習器が起動した後の所定時間後に出力される第２の推定値と第１の推定値との乖離を算出することが好ましい。
本発明の第３の態様によると、第２の態様の距離係数学習装置において、第１および第２の学習器のアルゴリズムは、それぞれの学習器が起動後所定時間経過すると第１および第２のパラメータが収束するアルゴリズムであり、第２の所定のタイミングにおいて、第１のパラメータは第２のパラメータに比べて小さい、ことが好ましい。
本発明の第４の態様によると、第１乃至３のいずれか１態様の距離係数学習装置において、第１および第２の学習器はそれぞれ、前回の距離係数の第１または第２の推定値、今回の車速パルス、および今回のＧＰＳ情報に基づき、第１もしくは第２のパラメータが最小になるように今回の距離係数の第１の推定値および第２の推定値を求める学習器であることが好ましい。
本発明の第５の態様によると、第１乃至４のいずれか１態様の距離係数学習装置において、第１および第２の学習器はそれぞれカルマンフィルタであり、第１および第２のパラメータはそれぞれ、距離係数の第１の推定値または第２の推定値の誤差分散であることが好ましい。
本発明の第６の態様によると、第２または３の態様の距離係数学習装置において、距離係数学習装置が車両用途であり、第１の所定のタイミングは車両のイグニションオフであり、第２の所定のタイミングは車両のイグニションオンであることが好ましい。
本発明の第７の態様によると、ＧＰＳ情報から得られる複数の現在位置の間の距離、および、距離を走行する間に得られる車速パルスの個数に基づく距離係数の推定値と、パラメータとに基づいて現在位置を算出する現在位置算出装置に使用される距離係数学習方法は、車速パルスおよびＧＰＳ情報から算出する観測量と距離係数の第１の推定値と第１のパラメータとに基づいて距離係数の第１の推定値および第１のパラメータを更新し、車速パルスおよびＧＰＳ情報から算出する観測量と距離係数の第２の推定値と第２のパラメータとに基づいて距離係数の第２の推定値および第２のパラメータを更新し、第１の推定値と第２の推定値との乖離を算出し、算出された第１の推定値と第２の推定値との乖離が所定値以上のとき、更新した第１のパラメータおよび第１の推定値を、更新した第２のパラメータおよび第２の推定値により書き換える。
本発明の第８の態様によると、ＧＰＳ情報から得られる複数の現在位置の間の距離、および、距離を走行する間に得られる車速パルスの個数に基づく距離係数推定値と、パラメータとに基づいて現在位置を算出する現在位置算出装置は、第１乃至第６のいずれか１態様の距離係数学習装置を含み、距離係数学習装置で得られた第１の推定値、車速パルスと、ＧＰＳ情報とに基づいて現在位置を算出する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、少ない記憶空間で迅速かつ安定した距離係数の推定ができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】距離係数学習装置および現在位置算出装置の構成を表すブロック図
【図２】実施の形態におけるフローチャート
【図３】実施の形態におけるタイムチャート
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図１〜３を参照して本発明に係る距離係数学習装置の一実施の形態を説明する。
図１に示すように本発明に係る距離係数学習装置２は、例えばカーナビゲーション装置の補助装置としてカーナビゲーション装置の制御回路１００に搭載される。カーナビゲーション装置の制御回路１００は、計算を実行するＣＰＵ、およびプログラムの展開やデータの保存に使用するＲＡＭを備え、距離係数学習装置１および現在位置算出装置２の処理も、このＣＰＵやＲＡＭを用いて実現される。まず、実施の形態に係る距離係数学習装置の構成について説明する。
【０００９】
制御回路１００には多数の電子機器が接続されているが、図１には距離係数学習装置１および現在位置算出装置２が信号を受信するＧＰＳ受信装置２０および車速センサ３０のみを併記している。なお、距離係数学習装置１および現在位置算出装置２を構成する、継続学習部１１、都度学習部１２、係数比較部１３、演算制御部１４、現在位置推定部５０は、機能を観念的に表したものである。
【００１０】
現在位置算出装置２は、距離係数学習装置１および現在位置推定部５０を備える。距離係数学習装置１は、継続学習部１１と、都度学習部１２と、係数比較部１３と、演算制御部１４と、記憶装置４０と、を含む。距離係数学習装置１および現在位置算出装置２は、ＧＰＳ受信装置２０と、車速センサ３０とから、それぞれＧＰＳ信号および車速パルスを受信している。なお、継続学習部１１、都度学習部１２、係数比較部１３、演算制御部１４は、計算のためのデータ保存にカーナビゲーション装置のＲＡＭを利用する。
【００１１】
継続学習部１１は、第１の距離係数推定値と第１のパラメータを保持している。そして、ＧＰＳ受信装置２０と車速センサ３０から一定時間ごと、たとえば１秒ごとにセンサ出力を受信すると、それらのセンサ出力、第１の距離係数推定値および第１のパラメータを用いて、第１の距離係数推定値と第１のパラメータを更新する。以後、都度学習部１２でも同様に「更新計算」という。また、図示しないイグニションキースイッチからオフの出力信号を受け取ると、第１の距離係数推定値と第１のパラメータを記憶装置４０に保存する。さらに、図示しないイグニションキースイッチからオンの出力信号を受け取ると、第１の距離係数推定値と第１のパラメータを記憶装置４０から読込んで、更新計算を開始する。
【００１２】
都度学習部１２は、継続学習部１１と概ね同じ動作をするが、イグニションキースイッチからオフおよびオンの出力信号を受け取った際の動作が異なる。都度学習部１２は、内部に第２の距離係数推定値と第２のパラメータを保持しているが、図示しないイグニションキースイッチからオフの出力信号を受け取っても、何ら特別な動作は行わない。ただし、図示しないイグニションキースイッチからオンの出力信号を受け取ると、記憶装置４０に保存されている既定の第２の距離係数推定値および既定の第２のパラメータを読み込んで、更新計算を開始する。
【００１３】
なおこれ以後、第１のパラメータおよび第２のパラメータを特に区別する必要がないときはこれらを「パラメータ」と呼び、第１の距離係数推定値および第２の距離係数推定値を特に区別する必要がないときはこれらを「距離係数推定値」と呼ぶ。
【００１４】
係数比較部１３は、継続学習部１１が有する第１の距離係数推定値および都度学習部１２が有する第２の距離係数推定値を比較し、その差が一定値以上であった場合は、第１の距離係数推定値および第１のパラメータを、第２の距離係数推定値および第２のパラメータで上書きする。
【００１５】
演算制御部１４は、継続学習部１１、都度学習部１２、および係数比較部１３を制御して距離係数推定値を算出し、上位のシステムである現在位置推定部５０にその距離係数推定値を出力する。
【００１６】
ＧＰＳ受信装置２０は、ＧＰＳ衛星からの信号を捕捉し、ＧＰＳ受信装置２０の位置（緯度、経度）を算出する。そのため、複数回測定して位置の差、すなわち、緯度の差および経度の差を算出することにより、測定ごとの移動距離が得られる。
【００１７】
車速センサ３０は、タイヤの回転数に応じた信号を出力するセンサ、例えばロータリーエンコーダを備える。この車速センサの出力は、たとえばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）を介して、距離係数学習装置１へ伝達される。ロータリーエンコーダは、ある一定角度回転する度に車速パルスを出力するので、ある期間における移動距離Ｌは、その期間に出力された車速パルス数ＰＬＳを距離係数ｘで割ることにより式（１）のように求められる。
Ｌ＝ＰＬＳ  ÷  ｘ   ・・・（１）
【００１８】
記憶装置４０は、フラッシュメモリなどを備え、記憶装置４０には、イグニッションスイッチをオフにした際の第１の距離係数推定値および第１のパラメータと、既定の第２の距離係数推定値および第２のパラメータと、図２に示すフローチャートを実行するプログラムと、が保存される。
【００１９】
現在位置推定部５０はＧＰＳ受信装置２０から位置情報が得られるたびに位置推定の基準位置を更新する。そして基準位置を更新してから現在までの移動量を、車速センサ３０から得た車速パルスと、演算制御部１４から得た距離係数と、ジャイロセンサから得た方向とから算出する。移動量は方向を持った移動距離の積算であり、移動距離は式（１）に示したとおり車速パルスと距離係数により求められる。
【００２０】
次に、距離係数学習装置１が距離係数推定値を出力する動作を説明する。
図２は、イグニッションスイッチがオンにされてから、イグニッションスイッチがオフにされるまでに演算制御部１４で実行されるプログラムの動作を表すフローチャートである。
不図示のイグニッションスイッチがオンにされると、演算制御部１４により、図２に示すフローチャートが開始される。
【００２１】
ステップＳ１０では、演算制御部１４は、継続学習部１１を起動させて、記憶装置４０に保存されている第１の距離係数推定値および第１のパラメータを継続学習部１１に読み込ませてステップＳ２０に進む。記憶装置４０に保存されている第１の距離係数推定値および第１のパラメータは、後述のとおりイグニッションスイッチがオフにされた際に継続学習部１１から読込んで保存したものである。したがって、ステップＳ１０が完了すると、継続学習部１１は前回イグニッションスイッチがオフにされた時と同じ状態に復元される。
【００２２】
ステップＳ２０では、演算制御部１４は、都度学習部１２を起動させ、記憶装置４０に保存されている既定の第２の距離係数推定値と既定の第２のパラメータを都度学習部１２に読み込ませてステップＳ３０に進む。ステップＳ２０では、ステップＳ１０とは対照的に既定値が読み込まれるため、イグニッションスイッチがオンにされる都度、都度学習部１２は規定の状態に復元される。
【００２３】
ステップＳ３０では、継続学習部１１および都度学習部１２はＧＰＳ受信装置２０と車速センサ３０から観測量ｚ（ｔ）の入力を受けて更新計算を行い、ステップＳ４０に進む。ただし、イグニッションスイッチがオンにされた直後、すなわち１回目にステップＳ３０を実行する際には、都度学習部１２の出力の安定を待つために既定の時間だけ更新計算をした後にステップＳ４０へ進む。車速センサ３０の出力時間間隔よりもＧＰＳ受信装置２０の出力時間間隔の方が長いので、ＧＰＳ受信装置２０の出力時間間隔を基準として車速センサの出力（車速パルス）をカウントし、後述の式（１１）に示す継続学習部１１および都度学習部１２のパラメータを更新する。
【００２４】
ステップＳ４０では、演算制御部１４は、イグニッションスイッチがオフか否かを判断し、オフと判断された場合はステップＳ１２０に進み、オンのままでりオフと判断されない場合はステップＳ５０に進む。
【００２５】
ステップＳ５０では、演算制御部１４は、係数比較部１３を起動させ、ステップＳ３０において更新した第１の距離係数推定値と第２の距離係数推定値とを比較する。係数比較部１３は、２つの距離係数推定値の差の絶対値が、既定値よりも大きいかを判断し、既定値よりも大きい場合はステップＳ７０に進み、既定値以下の場合はステップＳ６０に進む。
【００２６】
ステップＳ６０では、演算制御部１４は、第１の距離係数推定値を距離係数として上位のシステムである現在位置推定部５０に出力し、ステップＳ３０に戻る。このステップＳ３０〜ステップＳ６０のループは、イグニッションがオフになるか（ステップＳ４０：ＹＥＳ）、２つの距離係数推定値の差の絶対値が既定値よりも大きくなる（ステップＳ５０：ＹＥＳ）まで継続する。
【００２７】
ステップＳ７０では、演算制御部１４は、継続学習部１１の第１の距離係数推定値および第１のパラメータを、都度学習部１２の第２の距離係数推定値および第２のパラメータで上書きして、ステップＳ８０に進む。なお、これ以後は継続学習部１１と都度学習部１２の計算結果は同じになるので、都度学習部１２の計算は行わないこととする。
【００２８】
ステップＳ８０では、演算制御部１４は、第１の距離係数推定値を距離係数として出力し、ステップＳ９０に進む。ステップＳ９０では継続学習部１１はＧＰＳ受信装置２０と車速センサ３０からのセンサ入力を受けて、第１の距離係数推定値および第１のパラメータを更新し、ステップＳ１００に進む。
【００２９】
ステップＳ１００では、ステップＳ４０と同様に、演算制御部１４は、イグニッションスイッチがオフか否かを判断し、オフと判断された場合はステップＳ１２０に進み、オンのままでありオフが判断されない場合はステップＳ１１０に進む。
【００３０】
ステップＳ１１０では、ステップＳ６０と同様に演算制御部１４は、第１の距離係数推定値を上位のシステムである現在位置推定部５０に距離係数として出力し、ステップＳ９０に戻る。このステップＳ９０〜ステップＳ１１０のループは、イグニッションスイッチがオフになる（ステップＳ１００：ＹＥＳ）まで継続する。
ステップＳ１２０では、演算制御部１４は、継続学習部１１の第１の距離係数推定値および第１のパラメータを記憶装置４０に保存して、図２に示すフローチャートを終了させる。
【００３１】
次に図３に示すタイムチャートを用いて、継続学習部１１および都度学習部１２のパラメータおよび距離係数推定値の変化を説明する。ただし、図３の（ａ）〜（ｄ）は状況の説明のために便宜的に設けたものであり、図３の（ｅ）〜（ｇ）に示すデータのみが本実施の形態における継続学習部１１および都度学習部１２の動作を表している。
【００３２】
図３の（ａ）〜（ｇ）に示すタイムチャートは、左から右に向かって時間が経過しており、全てのタイムチャートは時刻が同期している。すなわち、ｔ０〜ｔ３の点線に沿った（ａ）〜（ｇ）のグラフは同時刻を表している。
【００３３】
時刻ｔ０にイグニッションスイッチをオンにして走行を開始し、時刻ｔ２に走行を停止してイグニッションスイッチをオフにし、時刻ｔ３には再びイグニッションスイッチをオンにして走行を開始した。
【００３４】
まず図３の（ａ）〜（ｇ）の表す内容を説明する。
図３（ａ）は累積移動距離を表しており、走行している時刻ｔ０〜ｔ２および時刻ｔ３以降は単調増加し、停車している時刻ｔ２〜ｔ３は変化がない。
【００３５】
図３（ｂ）は車速センサ３０から出力される車速パルスを表しており、走行中にのみ出力される。車両の速度が変化すると車速パルスが出力される時間間隔が変化するが、大きな変化はなかったため図３（ｂ）では一定のように示されている。
【００３６】
図３（ｃ）はＧＰＳ受信装置２０の出力する位置情報の出力タイミングを表している。この位置情報が得られると継続学習部１１および都度学習部１２は更新計算がされるため、図３の（ｅ）〜（ｇ）に示すデータ出力タイミングは、図３（ｃ）に示す位置情報の出力タイミングに同期している。
【００３７】
図３（ｄ）はイグニッションスイッチがオンもしくはオフのどちらの状態にあるかを表している。
【００３８】
図３（ｅ）は継続学習部１１が保持している第１の距離係数推定値を三角のマーカーで表し、第１のパラメータを四角のマーカーで表している。
【００３９】
図３（ｆ）は都度学習部１２が保持している第２の距離係数推定値を三角のマーカーで表し、第２のパラメータを四角のマーカーで表している。
【００４０】
図３（ｇ）は、第１の距離係数推定値と第２の距離係数推定値との差の絶対値を表している。このグラフは、図２のステップＳ５０の判断に用いられる。なお、前述のようにイグニッションスイッチがオンにされた直後の既定の時間は、都度学習部１２の出力の安定を待つ目的のためにすぐには第１の距離係数推定値と第２の距離係数推定値との差が計算されない。図３（ｇ）ではその既定の時間の都度学習部１２の出力を用いて算出した第１の距離係数推定値と第２の距離係数推定値との差の絶対値を、点線のマーカーにより表している。すなわち、この点線のマーカーで表された値は図２のステップＳ５０の判断に用いられない。
【００４１】
継続学習部１１および都度学習部１２のパラメータおよび距離係数推定値の変化を説明する。
時刻ｔ０においてイグニッションスイッチがオンにされると、継続学習部１１には記憶装置４０に保存されている第１の距離係数推定値および第１のパラメータが読み込まれる（図２のステップＳ１０）。これらは、前回イグニッションスイッチがオフにされた際に継続学習部１１から読込んで保存したものである。一方、都度学習部１２には、記憶装置４０に保存されている既定の第２の距離係数推定値と既定の第２のパラメータが読み込まれる（図２のステップＳ２０）。
【００４２】
時刻ｔ０以後は、ＧＰＳ受信装置２０が位置情報を出力する度に更新計算がされ、第１の距離係数推定値、第１のパラメータ、第２の距離係数推定値、および第２のパラメータが更新される（図２のステップＳ３０）。イグニッションスイッチがオンにされてから既定の時間が経過すると、第１の距離係数推定値と第２の距離係数推定値との差の絶対値が計算されるようになり（図２のステップＳ５０）、図３（ｇ）の実線で示すマーカーの出力が得られる。
【００４３】
時刻ｔ１において第１の距離係数推定値と第２の距離係数推定値との差の絶対値が既定値より大きかったので（図２のステップＳ５０：ＹＥＳ）、継続学習部１１の第１の距離係数推定値および第１のパラメータが、都度学習部１２の第２の距離係数推定値および第２のパラメータで上書きされる（図２のステップＳ７０）。ただし、図３（ｅ）には上書きされる前の第２の距離係数推定値および第２のパラメータの値のみを示している。また、それ以後はイグニッションスイッチが再びオンになるまでは、都度学習部１２の更新計算は停止される。
【００４４】
時刻ｔ１以後、継続学習部１１では時刻ｔ１に都度学習部１２の値により上書きされた第１の距離係数推定値および第１のパラメータの更新計算がおこなわれる（図２のステップＳ９０）。時刻ｔ２においてイグニッションスイッチがオフにされたので（図２のステップＳ１００：ＹＥＳ）、図２のステップＳ１２０に示したように継続学習部１１の第１の距離係数推定値および第１のパラメータが記憶装置４０に保存される。
【００４５】
時刻ｔ３において再びイグニッションスイッチがオンにされると継続学習部１１には時刻ｔ２に記憶装置４０に保存された第１の距離係数推定値および第１のパラメータが読み込まれる。都度学習部１２にはｔ０と同じように、記憶装置４０に保存されている既定の第２の距離係数推定値と既定の第２のパラメータが読み込まれる（図２のステップＳ２０）。以後はＧＰＳ受信装置２０が位置情報を出力する度に更新計算がされ、第１の距離係数推定値、第１のパラメータ、第２の距離係数推定値、および第２のパラメータが更新される（図２のステップＳ３０）。
【００４６】
次に、継続学習部１１および都度学習部１２の更新計算について説明する。
前述のとおり、継続学習部１１および都度学習部１２の更新計算の更新計算は同じであり、前回の推定値と外乱を含むセンサ情報の観測量とに基づいて、誤差の指標が最小になるように今回の推定値を求める。ここでは、誤差の指標を最小にする学習器、例えば誤差の指標として誤差の平均二乗を用いるカルマンフィルタを採用する。
【００４７】
車速パルスの外乱とＧＰＳの速度外乱から観測量の誤差を標準偏差σとして見積もり、距離係数ｘ（ｔ）の推定過程に取り入れ、ＧＰＳと車速センサの誤差を考慮した距離係数を継続的に推定する。式（２）に観測量ｚ（ｔ）、式（３）に状態方程式、式（４）に観測方程式を示す。
【００４８】
ｚ（ｔ）＝ＰＬＳ／ＬＧＰＳ  ・・・（２）
ＰＬＳは同じ期間に出力された車速パルス数であり、ＬＧＰＳはＧＰＳ信号から算出したある期間における移動距離である。
【００４９】
ｘ（ｔ）＝ｘ（ｔ−１）  ・・・（３）
ｘ（ｔ）は時刻ｔにおける距離係数である。
【００５０】
ｚ（ｔ）＝ｘ（ｔ）＋Ｒ（ｔ）  ・・・（４）
Ｒ（ｔ）は時刻ｔにおける分散である。
【００５１】
分散Ｒ（ｔ）と観測量の誤差の標準偏差σとの関係は式（５）のとおりである。
Ｒ（ｔ）＝σ２              ・・・（５）
【００５２】
カルマンフィルタの予測を式（６）〜式（７）に示す。
【００５３】
2015079731.tif 000003
・・・（６）
2015079731.tif 000004
は時刻ｔ−１における観測値および状態方程式から予測した時刻ｔにおける距離係数推定値である。
【００５４】
Ｐ（ｔ｜ｔ−１）＝Ｐ（ｔ−１｜ｔ−１）    ・・・（７）
【００５５】
次に、カルマンフィルタの更新過程を式（８）〜式（１１）に示す。
【００５６】
2015079731.tif 000005
・・・（８）
ｅ（ｔ）は観測残差である。
【００５７】
Ｋ（ｔ）＝Ｐ（ｔ）（Ｐ（ｔ）＋Ｒ（ｔ） ）−１    ・・・（９）
Ｋ（ｔ）は学習ゲインである。
【００５８】
2015079731.tif 000006
・・・（１０）
2015079731.tif 000007
は距離係数推定値である。
【００５９】
Ｐ（ｔ｜ｔ）＝（１−Ｋ（ｔ） ）Ｐ（ｔ｜ｔ−１）         ・・・（１１）
Ｐ（ｔ｜ｔ）は誤差分散である。
【００６０】
以上により、継続学習部１１および都度学習部１２において更新計算がなされる。
【００６１】
継続学習部１１において、第１の距離係数推定値が
2015079731.tif 000008
、第１のパラメータがＰ（ｔ｜ｔ）であり、都度学習部１２において、第２の距離係数推定値が
2015079731.tif 000009
、第２のパラメータがＰ（ｔ｜ｔ）である。継続学習部１１と都度学習部１２には同じ観測量ｚ（ｔ）が入力されるが、イグニッションスイッチがオンにされた際に距離係数推定値およびパラメータを前述のとおり異なる箇所から読み込むため、算出される距離係数推定値は異なる値になる。
【００６２】
以上説明した本実施の形態によれば、次の作用効果を奏する。
（１）距離係数学習装置１は、ＧＰＳ受信装置２０から得られる複数の現在位置の間の距離、および、その距離を走行する間に得られる車速パルスの個数に基づく距離係数の推定値と、パラメータとに基づいて現在位置を算出する現在位置算出装置２に使用され、車速パルスおよびＧＰＳ受信装置２０の出力から算出する観測量と距離係数の第１の距離係数推定値と第１のパラメータとに基づいて第１の距離係数推定値および第１のパラメータを更新する継続学習部１１と、車速パルスおよびＧＰＳ受信装置２０の出力から算出する観測量と距離係数の第２の距離係数推定値と第２のパラメータとに基づいて第２の距離係数推定値および第２のパラメータを更新する都度学習部１２と、第１の距離係数推定値と第２の距離係数推定値との乖離を算出する乖離算出部、すなわち係数比較部１３と、算出された第１の距離係数推定値と第２の距離係数推定値との乖離が所定値以上のとき、継続学習部１１の第１のパラメータおよび第１の距離係数推定値を、都度学習部１２の第２のパラメータおよび第２の距離係数推定値により書き換える演算制御部１４とを有する。
【００６３】
そのため、距離係数の算出において車速パルスおよびＧＰＳ受信装置２０の出力が継続的に入力されるが、距離係数推定値およびパラメータを更新するのみで車速パルスおよびＧＰＳ受信装置２０の出力は蓄積しないため、少ない記憶空間で距離係数の推定ができる。また、継続学習部１１および都度学習部１２が個別に距離係数を推定し、両者の乖離が所定値以上のときに継続学習部１１のパラメータなどを、都度学習部１２のパラメータなどにより書き換えるため、２つの学習器の特性を生かした距離係数の推定が可能である。
【００６４】
（２）距離係数学習装置１は、継続学習部１１で演算された第１の距離係数推定値および第１のパラメータをイグニッションスイッチがオフにされるタイミングで記憶する記憶部を備え、継続学習部１１は、イグニッションスイッチがオンにされるタイミングに起動されて、イグニッションスイッチがオフにされたタイミングでそれぞれ記憶した第１の距離係数推定値および第１のパラメータを起動時に読み込み、車速パルスおよびＧＰＳ受信装置２０の出力から算出する観測量と距離係数の第１の距離係数推定値と第１のパラメータとに基づいて第１の距離係数推定値および第１のパラメータの更新処理を開始し、都度学習部１２は、イグニッションスイッチがオンにされるタイミングに起動されて、予め記憶されている第２の距離係数推定値の初期値と第２のパラメータの初期値を起動時に読み込み、車速パルスおよびＧＰＳ受信装置２０の出力から算出する観測量と第１の距離係数推定値の初期値と第２のパラメータの初期値とに基づいて第２の距離係数推定値および第２のパラメータの更新処理を開始し、乖離算出部すなわち係数比較部１３は、都度学習部１２が起動した後の所定時間後に出力される第２の距離係数推定値と第１の距離係数推定値との乖離を算出する。
【００６５】
そのため、継続学習部１１はイグニッションスイッチがオンにされた際に、イグニッションスイッチがオフにされた際の状態に復元されるため、安定した距離係数の推定ができる。また、係数比較部１３は、都度学習部１２が起動した後の所定時間後に、第２の距離係数推定値と第１の距離係数推定値とを比較するので、都度学習部１２の出力する第２の距離係数推定値が安定していることから、安定した距離係数の推定ができる。
【００６６】
さらに、イグニッションスイッチがオフにされていた間に、距離係数に大きな変動を生じさせる要因である、距離係数学習装置１を接続する自動車の変更やタイヤ交換などが行われていた場合でも、観測量への追従性の高いものにしておくことで、都度学習部１２は継続学習部１１よりも迅速に観測量に追従できる。そして、そのような場合に第１の距離係数推定値と第２の距離係数推定値との乖離が所定値以上であれば、都度学習部１２のパラメータなどで継続学習部１１のパラメータなどを書き換えられるので、適切な閾値を選択することで、迅速な距離係数の推定ができる。
【００６７】
（変形例１）
上記実施の形態においては、当該学習装置を搭載している移動体の速度によらず学習を行ったが、速度が一定速度以上の場合にのみ学習を行わせてもよい。ＧＰＳによる位置検出の誤差（真の位置からのずれ）は移動速度によらず一定なので、移動速度が遅いほど相対的に観測量ｚ（ｔ）の誤差が大きくなるからである。
この変形例１によれば、誤差の大きい観測量ｚ（ｔ）を距離係数の算出に使用しないので、距離係数の推定に含まれる誤差が小さくなるという利点がある。
【００６８】
（変形例２）
上記実施の形態においては、距離係数学習装置１を車載端末としたが、携帯端末としてもよい。ただし、車速センサ３０は携帯端末に搭載することができないので、車載の車速センサから無線通信により車速信号を受信して距離係数学習装置１が演算を行う。この無線通信には、たとえばＣＡＮネットワークを無線化する変換器を利用することができる。
この変形例２によれば、多彩な端末に本願発明を搭載することができる。
【００６９】
（変形例３）
上記実施の形態においては、継続学習部１１および都度学習部１２の更新計算においてカルマンフィルタを採用したが、これに限定されない。前回の推定値と外乱を含むセンサ情報の観測量とに基づいて、誤差の指標が最小になるように今回の推定値を求める手法であればよく、例えば最小二乗推定法を用いることもできる。
【００７０】
上述した実施の形態および変形例は、組み合わせてもよい。さらに、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、本発明は、上述した実施の形態における機器構成に何ら限定されない。
【００７１】
次の優先権基礎出願の開示内容は引用文としてここに組み込まれる。
日本国特許出願２０１３年第２４８３４７号（２０１３年１１月２９日出願）
【符号の説明】
【００７２】
１…距離係数学習装置、２…現在位置算出装置、１０…距離係数学習部、１１…継続学習部、１２…都度学習部、１３…係数比較部、１４…演算制御部、２０…ＧＰＳ受信装置、３０…車速センサ、４０…記憶装置、５０…現在位置推定部
【図１】
2015079731.tif 000010
【図２】
2015079731.tif 000011
【図３】
2015079731.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成28年5月24日(2016.5.24)
【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】
距離係数の推定値に基づいて現在位置を算出する現在位置算出装置に使用され、ＧＰＳ情報から得られる複数の現在位置の間の距離と、前記距離を走行する間に得られる車速パルスの個数と、前記距離係数の推定値の誤差の指標であるパラメータと、に基づいて前記距離係数の推定値を求める距離係数学習装置において、
前記車速パルスおよび前記ＧＰＳ情報から算出する観測量と前記距離係数の第１の推定値と第１の前記パラメータとに基づいて前記距離係数の第１の推定値および前記第１の前記パラメータを更新する第１の学習器と、
前記車速パルスおよび前記ＧＰＳ情報から算出する観測量と前記距離係数の第２の推定値と第２の前記パラメータとに基づいて前記距離係数の第２の推定値および前記第２の前記パラメータを更新する第２の学習器と、
前記第１の推定値と前記第２の推定値との乖離を算出する乖離算出部と、
前記算出された前記第１の推定値と前記第２の推定値との乖離が所定値以上のとき、前記第１の学習器の前記第１のパラメータおよび前記第１の推定値を、前記第２の学習器の前記第２のパラメータおよび前記第２の推定値により書き換える演算制御部とを有する距離係数学習装置。
【請求項２】
請求項１に記載の距離係数学習装置において、
前記第１の学習器で演算された前記第１の推定値および前記第１のパラメータを第１の所定のタイミングで記憶する記憶部を備え、
前記第１の学習器は、第２の所定のタイミングに起動されて、前記第１の所定のタイミングでそれぞれ記憶した前記第１の推定値および前記第１のパラメータを起動時に読み込み、前記車速パルスおよび前記ＧＰＳ情報から算出する観測量と前記第１の推定値と前記第１のパラメータとに基づいて前記第１の推定値および前記第１のパラメータの更新処理を開始し、
前記第２の学習器は、前記第２の所定のタイミングに起動されて、予め記憶されている第２の推定値の初期値と前記第２のパラメータの初期値を起動時に読み込み、前記車速パルスおよび前記ＧＰＳ情報から算出する観測量と前記第２の推定値の初期値と前記第２のパラメータの初期値とに基づいて前記第２の推定値および前記第２のパラメータの更新処理を開始し、
前記乖離算出部は、前記第２の学習器が起動した後の所定時間後に出力される前記第２の推定値と前記第１の推定値との乖離を算出する距離係数学習装置。
【請求項３】
請求項２に記載の距離係数学習装置において、
前記第１および前記第２の学習器のアルゴリズムは、それぞれの学習器が起動後所定時間経過すると前記第１および前記第２のパラメータが収束するアルゴリズムであり、
前記第２の所定のタイミングにおいて、前記第１のパラメータは前記第２のパラメータに比べて小さい、距離係数学習装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の距離係数学習装置において、
前記第１および第２の学習器はそれぞれ、前回の距離係数の第１または第２の推定値、今回の車速パルス、および今回のＧＰＳ情報に基づき、前記第１もしくは第２のパラメータが最小になるように今回の距離係数の第１の推定値および第２の推定値を求める学習器である距離係数学習装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の距離係数学習装置において、
前記第１および第２の学習器はそれぞれカルマンフィルタであり、前記第１および前記第２のパラメータはそれぞれ、前記距離係数の第１の推定値または第２の推定値の誤差分散である距離係数学習装置。
【請求項６】
請求項２または３に記載の距離係数学習装置において、
前記距離係数学習装置が車両用途であり、前記第１の所定のタイミングは車両のイグニションオフであり、前記第２の所定のタイミングは車両のイグニションオンである距離係数学習装置。
【請求項７】
距離係数の推定値に基づいて現在位置を算出する現在位置算出装置に使用され、ＧＰＳ情報から得られる複数の現在位置の間の距離と、前記距離を走行する間に得られる車速パルスの個数と、前記距離係数の推定値の誤差の指標であるパラメータと、に基づいて前記距離係数の推定値を求める距離係数学習方法において、
前記車速パルスおよび前記ＧＰＳ情報から算出する観測量と前記距離係数の第１の推定値と第１の前記パラメータとに基づいて前記距離係数の第１の推定値および前記第１の前記パラメータを更新する第１の学習工程と、
前記車速パルスおよび前記ＧＰＳ情報から算出する観測量と前記距離係数の第２の推定値と第２の前記パラメータとに基づいて前記距離係数の第２の推定値および前記第２の前記パラメータを更新する第２の学習工程と、
前記第１の推定値と前記第２の推定値との乖離を算出する乖離算出工程と、
前記算出された前記第１の推定値と前記第２の推定値との乖離が所定値以上のとき、前記第１の学習工程で更新した前記第１のパラメータおよび前記第１の推定値を、前記第２の学習工程で更新した前記第２のパラメータおよび前記第２の推定値により書き換える演算制御部とを有する距離係数学習方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明の第１の態様によると、距離係数の推定値に基づいて現在位置を算出する現在位置算出装置に使用され、ＧＰＳ情報から得られる複数の現在位置の間の距離と、距離を走行する間に得られる車速パルスの個数と、距離係数の推定値の誤差の指標であるパラメータと、に基づいて距離係数の推定値を求める距離係数学習装置は、車速パルスおよびＧＰＳ情報から算出する観測量と距離係数の第１の推定値と第１のパラメータとに基づいて距離係数の第１の推定値および第１のパラメータを更新する第１の学習器と、車速パルスおよびＧＰＳ情報から算出する観測量と距離係数の第２の推定値と第２のパラメータとに基づいて距離係数の第２の推定値および第２のパラメータを更新する第２の学習器と、第１の推定値と第２の推定値との乖離を算出する乖離算出部と、算出された第１の推定値と第２の推定値との乖離が所定値以上のとき、第１の学習器の第１のパラメータおよび第１の推定値を、第２の学習器の第２のパラメータおよび第２の推定値により書き換える演算制御部とを有する。
本発明の第２の態様によると、第１の態様の距離係数学習装置において、第１の学習器で演算された第１の推定値および第１のパラメータを第１の所定のタイミングで記憶する記憶部を備え、第１の学習器は、第２の所定のタイミングに起動されて、第１の所定のタイミングでそれぞれ記憶した第１の推定値および第１のパラメータを起動時に読み込み、車速パルスおよびＧＰＳ情報から算出する観測量と第１の推定値と第１のパラメータとに基づいて第１の推定値および第１のパラメータの更新処理を開始し、第２の学習器は、第２の所定のタイミングに起動されて、予め記憶されている第２の推定値の初期値と第２のパラメータの初期値を起動時に読み込み、車速パルスおよびＧＰＳ情報から算出する観測量と第２の推定値の初期値と第２のパラメータの初期値とに基づいて第２の推定値および第２のパラメータの更新処理を開始し、乖離算出部は、第２の学習器が起動した後の所定時間後に出力される第２の推定値と第１の推定値との乖離を算出することが好ましい。
本発明の第３の態様によると、第２の態様の距離係数学習装置において、第１および第２の学習器のアルゴリズムは、それぞれの学習器が起動後所定時間経過すると第１および第２のパラメータが収束するアルゴリズムであり、第２の所定のタイミングにおいて、第１のパラメータは第２のパラメータに比べて小さい、ことが好ましい。
本発明の第４の態様によると、第１乃至３のいずれか１態様の距離係数学習装置において、第１および第２の学習器はそれぞれ、前回の距離係数の第１または第２の推定値、今回の車速パルス、および今回のＧＰＳ情報に基づき、第１もしくは第２のパラメータが最小になるように今回の距離係数の第１の推定値および第２の推定値を求める学習器であることが好ましい。
本発明の第５の態様によると、第１乃至４のいずれか１態様の距離係数学習装置において、第１および第２の学習器はそれぞれカルマンフィルタであり、第１および第２のパラメータはそれぞれ、距離係数の第１の推定値または第２の推定値の誤差分散であることが好ましい。
本発明の第６の態様によると、第２または３の態様の距離係数学習装置において、距離係数学習装置が車両用途であり、第１の所定のタイミングは車両のイグニションオフであり、第２の所定のタイミングは車両のイグニションオンであることが好ましい。
本発明の第７の態様によると、距離係数の推定値に基づいて現在位置を算出する現在位置算出装置に使用され、ＧＰＳ情報から得られる複数の現在位置の間の距離と、距離を走行する間に得られる車速パルスの個数と、距離係数の推定値の誤差の指標であるパラメータと、に基づいて前記距離係数の推定値を求める距離係数学習方法は、車速パルスおよびＧＰＳ情報から算出する観測量と距離係数の第１の推定値と第１のパラメータとに基づいて距離係数の第１の推定値および第１のパラメータを更新し、車速パルスおよびＧＰＳ情報から算出する観測量と距離係数の第２の推定値と第２のパラメータとに基づいて距離係数の第２の推定値および第２のパラメータを更新し、第１の推定値と第２の推定値との乖離を算出し、算出された第１の推定値と第２の推定値との乖離が所定値以上のとき、更新した第１のパラメータおよび第１の推定値を、更新した第２のパラメータおよび第２の推定値により書き換える。
【国際調査報告】
2015079731.tif 000013
2015079731.tif 000014
2015079731.tif 000015
2015079731.tif 000016