(57)【要約】【課題】道路データのない地域における自車両位置を特定することを可能とした自己位置標定装置を得る。【解決手段】測位情報を定期的に取得し、自車両位置の観測値を生成する観測値生成手段２と、自車両位置の観測値を入力し、前回時刻に推定した自車両位置の予測値と観測値との差分から単位時間当たりの移動速度推定値を算出する推定速度算出手段３と、自車両の車軸回転数を検出する回転数検出手段４と、観測値の生成タイミングごとに、回転数検出手段で検出された車軸回転数に基づいて移動速度実測値を算出する実測速度算出手段５と、移動速度推定値と移動速度実測値との差分であるドリフト量を算出し、ドリフト量の大きさに応じて自車両位置の観測値を補正して今回時刻の自車両位置の予測値を推定する自車両位置予測手段６とを備える。【選択図】図１
2007085846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位情報を利用して自車両位置の予測値を推定する自己位置標定装置において、
前記測位情報を定期的に取得し、自車両位置の観測値を生成する観測値生成手段と、
前記観測値生成手段により定期的に生成された前記自車両位置の観測値を入力し、前回時刻に推定された自車両位置の予測値と前記観測値との差分である変化量から単位時間当たりの移動速度推定値を算出する推定速度算出手段と、
自車両の車軸回転数を検出する回転数検出手段と、
前記観測値生成手段による前記観測値の生成タイミングごとに、前記回転数検出手段で検出された前記車軸回転数に基づいて移動速度実測値を算出する実測速度算出手段と、
前記移動速度推定値と前記移動速度実測値との差分であるドリフト量を算出し、前記ドリフト量の大きさに応じて前記自車両位置の観測値を補正して今回時刻の自車両位置の予測値を推定する自車両位置予測手段と
を備えたことを特徴とする自己位置標定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の自己位置標定装置において、
地図データが記憶されたデジタルマップメモリと、
前記デジタルマップメモリから読み出した地図データ上に、前記自車両位置予測手段により予測された前記今回時刻の自車両位置の予測値を表示させる表示手段と
をさらに備えたことを特徴とする自己位置標定装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の自己位置標定装置において、
前記観測値生成手段は、前記測位情報に含まれる緯度情報、経度情報、および高度情報から緯度、経度、および高度を含む自車両位置の観測値を生成し、
前記推定速度算出手段は、前記観測値生成手段により定期的に生成された緯度、経度、および高度を含む前記自車両位置の観測値を入力し、前回時刻に推定された緯度、経度、および高度を含む自車両位置の予測値と前記観測値との差分から求めた緯度変化量、経度変化量、および高度変化量を合成して単位時間当たりの移動速度推定値を算出し、
前記自車両位置予測手段は、前記移動速度推定値と前記移動速度実測値との差分であるドリフト量を算出し、前記ドリフト量の大きさに応じて前記自車両位置の観測値を補正して今回時刻の緯度、経度、および高度を含む自車両位置の予測値を推定する
ことを特徴とする自己位置標定装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の自己位置標定装置において、
前記自車両位置予測手段は、前記ドリフト量が所定値よりも小さい場合には、前記観測値生成手段で生成された前記自車両位置の観測値を今回時刻の自車両位置の予測値とし、前記ドリフト量が前記所定値以上の場合には、前回時刻までに推定した自車両位置の予測値から外挿して求めた値を今回時刻の自車両位置の予測値とすることを特徴とする自己位置標定装置。
【請求項５】
請求項３に記載の自己位置標定装置において、
前記自車両位置予測手段は、前記ドリフト量が所定値よりも小さい場合には、前記観測値生成手段で生成された前記自車両位置の観測値を今回時刻の自車両位置の予測値とし、前記ドリフト量が前記所定値以上の場合には、緯度方向および経度方向について生成された自車両位置の観測値を緯度方向および経度方向の今回時刻の自車両位置の予測値とするとともに、前回時刻までに推定した高度方向についての自車両位置の予測値から外挿して求めた値を高度方向の今回時刻の自車両位置の予測値とすることを特徴とする自己位置標定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測位情報を利用して自車両位置を予測する自己位置標定装置に関し、特に、道路データのない地域における測位情報の補正を、道路データとのマップマッチングによる補完処理を行わずに、緯度、経度および高度の単位時間あたりの振幅量を計測することによって実行可能とする自己位置標定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の自己位置標定装置は、地図データを利用して地図中の道路上に自車両位置を特定するマップマッチング機能を有し、自車両位置を地図上に表示するものがある。ドライバーは、表示された地図上で自車両が位置する道路と実際の走行路とが一致しないと判断した場合には、補正指示を入力可能である。この補正指示の入力を受けて、自己位置標定装置は、所定の補正処理により補正自車両位置を求め、その補正自車両位置を地図上に表示していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−７４６７９号公報（第１頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術には次のような課題がある。自車両の位置（以下、自己位置という）をＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ：全地球測位システム）で標定するシステムにおいて、１ｓｅｃ毎に収集されるＧＰＳの測位情報は、ばらつきがあり、特に、高度情報のばらつきは、車両静止時においても、４０〜５０ｍ程度と大きい。さらに、緯度・経度においても、２０ｍ前後のばらつきが発生する。そのため、車両が走行中、地図上の道路から自車両位置が逸脱する状況が生じていた。
【０００５】
車両が道路を走行中であれば、ＧＰＳアンテナから受信した測位信号を基に自己位置情報を算出し、ロードマップに格納された道路データとのマップマッチングを行って、測位自己位置情報の補完処理を行うことにより、自己位置の補正がある程度は可能であった。
【０００６】
しかし、道路のない地域（例えば演習場、工事現場あるいはグランド等）での自己位置標定は、地図（道路）情報がなく補完処理等が困難となるため、観測値をそのまま使用するしかない。したがって、従来技術では、道路データのない地域における自己位置の補正には制約が生じていた。
【０００７】
本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、道路データのない地域における自車両位置を特定することを可能とした自己位置標定装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る自己位置標定装置は、測位情報を利用して自車両位置の予測値を推定する自己位置標定装置において、測位情報を定期的に取得し、自車両位置の観測値を生成する観測値生成手段と、観測値生成手段により定期的に生成された自車両位置の観測値を入力し、前回時刻に推定された自車両位置の予測値と観測値との差分である変化量から単位時間当たりの移動速度推定値を算出する推定速度算出手段と、自車両の車軸回転数を検出する回転数検出手段と、観測値生成手段による観測値の生成タイミングごとに、回転数検出手段で検出された車軸回転数に基づいて移動速度実測値を算出する実測速度算出手段と、移動速度推定値と移動速度実測値との差分であるドリフト量を算出し、ドリフト量の大きさに応じて自車両位置の観測値を補正して今回時刻の自車両位置の予測値を推定する自車両位置予測手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、測位情報に基づいて算出される移動速度推定値と、車軸回転数の実測値に基づいて算出される移動速度実測値との差分の大きさに応じて自車両位置の観測値を補正して自車両位置の予測値を求めることにより、道路データに依存せずに、道路データのない地域における自車両位置を特定することを可能とした自己位置標定装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の自己位置標定装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
本発明の自己位置標定装置は、車軸回転数の実測値を得るための回転数検出手段を備え、ＧＰＳ等からの測位情報に基づいて算出される移動速度推定値と、車軸回転数の実測値に基づいて算出される移動速度実測値との差分であるドリフト量の大きさに応じて、測位情報に基づいて算出される自車両位置の観測値を補正することにより、道路データとのマップマッチングによる補完処理を行わずに自車両位置の予測値を特定できる点を特徴とするものである。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における自己位置標定装置の構成図である。図１における自己位置標定装置は、ＧＰＳアンテナ１、観測値生成手段２、推定速度算出手段３、回転数検出手段４、実測速度算出手段５、自車両位置予測手段６、デジタルマップメモリ７、および表示手段８で構成される。
【００１２】
次に、動作について説明する。ＧＰＳアンテナ１は、ＧＰＳ衛星から測位情報を受信する。そして、観測値生成手段２は、ＧＰＳアンテナ１により受信された測位情報から自車両位置の観測値を生成する。一例として、観測値生成手段２は、測位情報を、緯度情報、経度情報および高度情報に変換する。この情報は、例えば、１秒周期で更新される。
【００１３】
次に、推定速度算出手段３は、観測値生成手段２により定期的に生成された自車両位置の観測値を入力し、すでに自車両位置予測手段６で推定された前回時刻の自車両位置の予測値と、入力した自車両位置の観測値との差分である変化量から単位時間当たりの移動速度推定値を算出する。
【００１４】
一方、回転数検出手段４は、自車両のシャフトの車軸回転数を検出する。さらに、実測速度算出手段５は、回転数検出手段４により得られた車軸回転数に基づいて、観測値生成手段２による前記自車両位置の観測値の生成タイミングごとに単位時間当たりの移動速度実測値を算出する。
【００１５】
例えば、ＧＰＳ衛生から受信した時刻情報が１秒間隔である場合に、実測速度算出手段５は、回転数検出手段４で検出される車軸回転数を１サンプルの間カウントして角速度を算出する。さらに、実測速度算出手段５は、車軸の半径と角速度を用いて、速度を算出することにより、単位時間当たりの移動速度実測値を求めることができる。
【００１６】
次に、自車両位置予測手段６は、推定速度算出手段３で算出された単位時間当たりの移動速度推定値と、実測速度算出手段５で算出された単位時間当たりの移動速度実測値との差分であるドリフト量を算出する。さらに、自車両位置予測手段６は、ドリフト量の大小に応じて、自車両位置の観測値と前回時刻に推定した自車両位置の予測値とに基づいて、今回時刻の自車両位置の予測値を推定する。
【００１７】
図２は、本発明の実施の形態１におけるデジタルマップメモリ７に記憶されたデジタルマップの概念図である。デジタルマップメモリ７には、道路データおよび標高データがデジタルマップとして格納される。デジタルマップは、図２に示すように、例えば、地形の表面２５ｍ毎に標高値を設定した地図情報としてデジタルマップメモリ７に記憶されている。
【００１８】
表示手段８は、自車両位置予測手段６で算出された自車両位置の予測値、およびデジタルマップメモリ７に蓄積されたデジタルマップに基づいて、地図上に自車両位置の予測値を表示する。このようにして、本発明の実施の形態１における自己位置標定装置は、観測値と道路データとのマップマッチングによる補完処理を行う必要がなく、道路データのない地域を走行している状態においても、自車両位置を表示することができる。
【００１９】
図３は、本発明の実施の形態１における推定速度算出手段３および自車両位置予測手段６による自車両位置の予測値の算出アルゴリズムを説明するためのフローチャートである。
【００２０】
ステップＳ３０１において、推定速度算出手段３は、観測値生成手段２からの最新の緯度情報、経度情報および高度情報と、前回時刻に自車両位置予測手段６により推定された自車両位置の予測値における緯度、経度、高度値とを用いて、例えば、１秒当たりの緯度、経度および高度の変化量を求める。
【００２１】
緯度方向の変化量Ｎｅｎ、経度方向の変化量Ｅｅｎ、および高度方向の変化量Ｈｅｎは、それぞれ最新の観測位置から１秒前に推定された前回値を引くことにより、次式によって求められる。
Ｎｅｎ＝ＮＯｎ−ＮＰｎ−１
Ｅｅｎ＝ＥＯｎ−ＥＰｎ−１
Ｈｅｎ＝ＨＯｎ−ＨＰｎ−１
【００２２】
ここで、右辺のそれぞれの記号は、ＮＯｎが自車両位置に関する緯度方向の最新の観測値、ＮＰｎ−１が自車両位置に関する緯度方向の前回の予測値、ＥＯｎが自車両位置に関する経度方向の最新の観測値、ＥＰｎ−１が自車両位置に関する経度方向の前回の予測値、ＨＯｎが自車両位置に関する高度方向の最新の観測値、そしてＨＰｎ−１が自車両位置に関する高度方向の前回の予測値を示している。
【００２３】
次に、ステップＳ３０２において、推定速度算出手段３は、各々の変化量を合成して振幅量を算出する。この振幅量は、変化量に基づいて算出された１秒当たりの移動速度推定値に相当する。
【００２４】
次に、ステップＳ３０３において、自車両位置予測手段６は、実測速度算出手段５で算出された移動速度実測値Ｖｎを振幅量から減算することにより、ドリフト量Ｖｅを算出する。このドリフト量Ｖｅは、次式によって求められる。
Ｖｅ＝｜√｛（Ｎｅｎ）2+（Ｅｅｎ）2+（Ｈｅｎ）2｝−Ｖｎ｜
【００２５】
次に、ステップＳ３０４において、自車両位置予測手段６は、ステップＳ３０３で算出したドリフト量Ｖｅの大きさに応じて、フィルタゲインを設定する。一例として、ドリフト量Ｖｅが所定値５ｍ／ｓよりも小さい場合には、自車両位置予測手段６は、フィルタゲインを１に近づけ、ドリフト量Ｖｅが５ｍ／ｓ以上の場合には、フィルタゲインを０に近づける。
【００２６】
自車両位置予測手段６は、フィルタゲインを設定する際に、ドリフト量Ｖｅと所定値の比較結果に基づき、あらかじめ決められた増減量を加減算することにより新たなフィルタゲインを算出できる。あるいは、ドリフト量に応じたフィルタゲインの設定テーブルをあらかじめ有しておくことによっても、算出したドリフト量Ｖｅからフィルタゲインを一義的に決定することができる。
【００２７】
さらに、ステップＳ３０５において、自車両位置予測手段６は、ドリフト量Ｖｅの大きさに応じたフィルタゲインを用いて、今回時刻における最新の自車両位置の予測値を算出する。今回時刻の自車両位置の予測値Ｐｎは、次式によって求められる。
Ｐｎ＝Ｐｎ−１＋α（Ｏｎ−Ｐｎ−１）
【００２８】
ここで、右辺のそれぞれの記号は、Ｐｎ−１が前回時刻において推定された自車両位置の予測値、αが位置フィルタゲイン、Ｏｎが今回時刻における観測値生成手段２で生成された自車両位置の観測値を示している。
【００２９】
自車両位置予測手段６は、ドリフト量Ｖｅが大きい場合には、観測値Ｏｎの誤差が大きいと判断して、観測値Ｏｎの影響を抑えて前回時刻の予測値に近い値を使用して今回時刻の自車両位置の予測値Ｐｎを算出する。逆に、ドリフト量Ｖｅが小さい場合には、自車両位置予測手段６は、観測値Ｏｎの誤差が小さいと判断して、観測値を積極的に使用して今回時刻の自車両位置の予測値Ｐｎを算出する。
【００３０】
このように構成された自己位置標定装置において、自車両位置予測手段６は、ドリフト量Ｖｅが所定値よりも大きい場合には、前回時刻の自車両位置の予測値Ｐｎ−１の外挿値に近い予測値を自車両の走行位置に設定することが可能になる。逆に、ドリフト量Ｖｅが所定値よりも小さい場合には、観測値Ｏｎに近い予測値を自車両の走行位置に設定することが可能になる。
【００３１】
以上のように、実施の形態１によれば、測位情報にばらつきが含まれている場合にも、測位情報に基づいて算出される移動速度推定値と、車軸回転数の実測値に基づいて算出される移動速度実測値との差分の大きさに応じて、測位情報のばらつきの影響を低減した適切な自車両位置の予測値を推定できる。
【００３２】
さらに、観測値と道路データとのマップマッチングによる補完処理を行わずに自車両位置の予測値を特定でき、測位情報のばらつきの影響を低減するとともに、地図データのない地域の自車両位置の表示を行うことが可能となる。
【００３３】
なお、上述においては、ドリフト量Ｖｅの大きさに応じて観測値の補正を行っている。ここで、ＧＰＳの測位情報では、一般的に、高度方向のばらつきが緯度方向あるいは経度方向に比べて大きく、変位量も大きい結果となる。そこで、ドリフト量Ｖｅの大きさに応じて、高度方向と、緯度および経度方向の補正を別々に行うことも可能である。
【００３４】
例えば、ドリフト量Ｖｅがある所定範囲内である場合には、緯度方向と経度方向に関しては、今回時刻の自車両位置の予測値として観測値をそのまま採用し、高度方向に関してのみ観測値に補正を加えることもできる。このような場合にも、観測値のばらつきの影響を低減した適切な自車両位置の予測値を推定できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態１における自己位置標定装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるデジタルマップメモリに記憶されたデジタルマップの概念図である。
【図３】本発明の実施の形態１における推定速度算出手段および自車両位置予測手段による自車両位置の予測値の算出アルゴリズムを説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
１  ＧＰＳアンテナ、２  観測値生成手段、３  推定速度算出手段、４  回転数検出手段、５  実測速度算出手段、６  自車両位置予測手段、７  デジタルマップメモリ、８  表示手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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