(57)【要約】【課題】車載ＬＡＮのプロトコルが事前に不明である場合でも、航跡推定に必要とされる情報を車載ＬＡＮから取得する。【解決手段】航跡推定装置１０は、測位演算部１１、車輪速検出部１２および航跡演算部１３を備える。測位演算部１１は、ＧＰＳから得られる観測量に基づいて車両のＧＰＳ速度を算出する。車輪速検出部１２は、車載ＬＡＮを流れる車両情報から、ＧＰＳ速度と相関する車両情報を車輪速として検出する。航跡演算部１３は観測量および車輪速に基づいて車両の航跡を算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＮＳＳから得られる観測量に基づいて移動体の航跡情報を算出する測位演算部と、
前記移動体内のネットワークを流れる移動体情報から、前記航跡情報と相関する前記移動体情報をセンサ情報として検出するセンサ情報検出部と、
前記観測量および前記センサ情報に基づいて前記移動体の航跡を算出する航跡演算部とを備える航跡推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の航跡推定装置であって、
前記移動体は車両であり、
前記航跡情報は前記車両のＧＮＳＳ速度であり、
前記センサ情報は前記車両の車輪速である、航跡推定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の航跡推定装置であって、
前記センサ情報検出部は、前記ＧＮＳＳ速度に対して線形に変化する前記移動体情報を前記車輪速として検出する、航跡推定装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の航跡推定装置であって、
前記センサ情報検出部は、４つの前記車輪速を検出し、前記車両が旋回するとき、前記車輪速を比較することにより、前後左右の車輪に対応する前記車輪速を検出する、航跡推定装置。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれかに記載の航跡推定装置であって、
前記航跡演算部は、前記航跡情報と前記車輪速に基づいて、前記車輪速のスケールファクタを更新する、航跡推定装置。
【請求項６】
ＧＮＳＳから得られる観測量に基づいて移動体の航跡情報を算出する工程と、
前記移動体内のネットワークを流れる移動体情報から前記航跡情報と相関する前記移動体情報をセンサ情報として検出する工程と、
前記観測量および前記センサ情報に基づいて前記移動体の航跡を算出する工程とを備える航跡推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体内のネットワークから得られる情報を用いて移動体の航跡を推定する航跡推定装置および航跡推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、多くの航跡推定装置がカーナビゲーション装置等に内蔵されている。このような航跡推定装置では、ＧＰＳ（Global Positioning System）から得られる観測量に加えて、車輪速センサ、ジャイロセンサ等から得られる情報が利用されている。車輪速センサから車輪速が得られ、ジャイロセンサから方位等が得られる。このため、ＧＰＳを利用することができないトンネル、マルチパスによりＧＰＳの観測量の精度が低くなる市街地等でも、車両の航跡を精度良く推定することができる。
【０００３】
車輪速を利用する航跡推定装置として、例えば、特許文献１に示すようなものがある。特許文献１に記載の航跡推定装置は、スリップに起因する位置更新誤差を補正する。これにより、この航跡推定装置は、ＧＰＳを利用することができない場合でも、車輪速を用いて車両の航跡を精度良く推定することができる。
【０００４】
近年、車両には車載ＬＡＮが搭載され、車両に関する情報はこの車載ＬＡＮを通して送受信される。車載ＬＡＮを流れる情報にはＩＤ番号が付加され、このＩＤ番号によりそれぞれの情報は識別される。従来の航跡推定装置は、事前に与えられたＩＤ番号により車輪速等を特定し、検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１０８１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ＩＤ番号を付加する方法は、自動車メーカ、電装メーカ、車種等により異なるとともに、一般に公開されていない。このため、すべての車両のＩＤ番号付加方法を航跡推定装置に事前に登録することは困難である。この結果、車載ＬＡＮから車輪速等の情報を取得するインターフェース部については、それぞれの車両に合わせて開発する必要があった。
【０００７】
本発明の目的は、車載ＬＡＮ等のネットワークのプロトコルが事前に不明である場合でも、航跡推定に必要とされる情報をネットワークから取得する航跡推定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の航跡推定装置は、測位演算部、センサ情報検出部および航跡演算部を備える。測位演算部は、ＧＮＳＳから得られる観測量に基づいて移動体の航跡情報を算出する。センサ情報検出部は、移動体内のネットワークを流れる移動体情報から、航跡情報と相関する移動体情報をセンサ情報として検出する。航跡演算部は観測量およびセンサ情報に基づいて移動体の航跡を算出する。
【０００９】
この構成では、移動体内のネットワークのプロトコルが事前に不明である場合でも、車輪速等のセンサ情報を検出することができる。これにより、観測量およびセンサ情報を用いて精度良く移動体の航跡を推定することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、移動体内のネットワークのプロトコルが事前に不明である場合でも、移動体内のネットワークから必要なセンサ情報を取得することができる。これにより、特定の移動体に限らず、観測量およびセンサ情報を用いて精度良く移動体の航跡を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係る航跡推定装置１０を示すブロック図である。
【図２】車両が直進しているときの車輪速ＩＤの判定フローを示すフローチャートである。
【図３】車両が旋回しているときの車輪の航跡を示す図である。
【図４】図４（Ａ）は車両の航跡を示す図である。図４（Ｂ）は車輪速の時間変化を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る航跡推定フローを示すフローチャートである。
【図６】車輪速ＩＤの検出フロー（Ｓ１０８）を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の第１の実施形態に係る航跡推定装置１０について説明する。図１は航跡推定装置１０を示すブロック図である。航跡推定装置１０は、測位演算部１１、車輪速検出部１２、航跡演算部１３および記憶部１４を備える。車輪速検出部１２は本発明のセンサ情報検出部に相当する。
【００１３】
航跡推定装置１０はＧＰＳおよび車載ＬＡＮから必要な情報を取得する。ＧＰＳは本発明のＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite Systems）に相当する。車載ＬＡＮは本発明のネットワークに相当する。車載ＬＡＮは、車両に搭載され、車輪速センサ、ジャイロセンサ等に接続されている。車載ＬＡＮは、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）、ＬＩＮ（LocalInterconnect Network）、ＦｌｅｘＲａｙ等である。航跡推定装置１０は前記車両の航跡を推定する。
【００１４】
測位演算部１１は、ＧＰＳから得られる観測量に基づいて車両のＧＰＳ速度およびＧＰＳ方位を算出する。ＧＰＳ速度は本発明の航跡情報およびＧＮＳＳ速度に相当する。ＧＰＳ速度およびＧＰＳ方位は、例えば、ドップラー周波数に基づいて算出される。
【００１５】
車輪速検出部１２は、車載ＬＡＮを流れる車両情報から車輪速を検出する。また、必要があれば、車輪速検出部１２は、車輪速に付加されたＩＤ番号（以下、車輪速ＩＤと称する）を検出し、車輪速のスケールファクタの概算値を算出する。車両情報は本発明の移動体情報である。車両情報は、車両に関する情報であり、例えば、車輪速、水温、気温、トルク等である。車輪速のスケールファクタは、車輪速をＮｗとし、車両の速度をｖとして、ｖ／Ｎｗで表される。
【００１６】
車輪速ＩＤとスケールファクタまたはその概算値とが記憶部１４に保存されている場合、車輪速検出部１２は、車輪速ＩＤにより車輪速を特定し、検出する。車輪速ＩＤとスケールファクタまたはその概算値とが記憶部に保存されていない場合、以下のように車輪速ＩＤを検出し、その車輪速ＩＤにより車輪速を特定し、検出する。また、それと同時にスケールファクタの概算値を算出する。
【００１７】
車両が静止しているとき車輪速は０となる。そこで、車両が静止しているとき、車両情報が０である場合、その車両情報に付加されたＩＤ番号を、静止時の判定による車輪速ＩＤの候補とする。車両が静止しているか否かは、ＧＰＳ速度が０であるか否かにより判定される。なお、車両が静止しているか否かを判定するためにサイドブレーキ情報、ブレーキ情報等を用いてもよい。
【００１８】
車輪速は車両の速度に対して線形に変化する。そこで、車両が直進しているとき、車両情報ＮがＧＰＳ速度ｖＧＰＳに対して線形に変化する場合、その車両情報に付加されたＩＤ番号を、直進時の判定による車輪速ＩＤの候補とする。また、比率ｖＧＰＳ／Ｎをスケールファクタの概算値とする。車両が直進しているか否かは、ＧＰＳ速度が閾値以上であり、ＧＰＳ方位が一定であるか否かにより判定される。
【００１９】
図２は、車両が直進しているときの車輪速ＩＤの判定フローを示すフローチャートである。ここで、判定対象となるＩＤ番号は、すでに設定されている。まず、車両が直進している場合、工程Ｓ１５２に進み、車両が直進していない場合、終了する（Ｓ１５１）。前記ＩＤ番号の車両情報ＮとＧＰＳ速度ｖＧＰＳとの比率ｖＧＰＳ／Ｎを算出する（Ｓ１５２）。今回算出した比率をＳｎとし、前回算出した比率をＳｎ−１として、ＳｎとＳｎ−１との差が所定の閾値Ｔｈｓ未満であるとき（Ｓ１５３：Ｙｅｓ）、カウンタｃｎｔに１を加える（Ｓ１５４）。ＳｎとＳｎ−１との差が所定の閾値Ｔｈｓ以上であるとき（Ｓ１５３：Ｎｏ）、判定対象となっているＩＤ番号は、車輪速ＩＤでないとし、終了する。
【００２０】
工程Ｓ１５４に続いて工程Ｓ１５５を行う。カウンタｃｎｔが所定の閾値Ｔｈｃｎｔになった場合（Ｓ１５５：Ｙｅｓ）、判定対象となっているＩＤ番号を、直進判定による車輪速ＩＤの候補とする（Ｓ１５６）。また、比率Ｓｎをスケールファクタの概算値とする（Ｓ１５６）。カウンタｃｎｔが所定の閾値Ｔｈｃｎｔ未満の場合（Ｓ１５５：Ｎｏ）、工程Ｓ１５１に戻る。
【００２１】
ＩＤ番号が、静止時の判定による車輪速ＩＤの候補となるとともに、直進時の判定による車輪速ＩＤの候補となったとき、そのＩＤ番号を最終的な車輪速ＩＤの候補（以下、単に車輪速ＩＤの候補と称する）とする。車輪速ＩＤの候補が４つになったとき、前後左右の車輪に対応する車輪速ＩＤを検出する。具体的には、以下のように行う。
図３は車両が旋回しているときの車輪の航跡を示す図である。図３では、車両は、前進し、右方向に旋回している。また、車両の操舵輪は前輪である。それぞれの車輪の航跡は、円の中心が一致し、中心角が等しい円弧となる。
【００２２】
また、左車輪が描く円弧の半径は右車輪が描く円弧の半径に比べて大きい。このため、左車輪が描く円弧の長さは右車輪が描く円弧の長さに比べて大きい。すなわち、左車輪の車輪速は右車輪の車輪速に比べて大きい。一般的には、車両が旋回しているとき、外側の車輪の車輪速は内側の車輪の車輪速に比べて大きい。
【００２３】
また、左車輪または右車輪に着目すると、前輪が描く円弧の半径は後輪が描く円弧の半径に比べて大きい。このため、前輪が描く円弧の長さは後輪が描く円弧の長さに比べて大きい。すなわち、前輪の車輪速は後輪の車輪速に比べて大きい。一般的には、車両が旋回しているとき、外側の車輪または内側の車輪に着目すると、操舵輪の車輪速は他の車輪の車輪速に比べて大きい。
【００２４】
このため、車両が前進し旋回しているとき、車両の旋回方向から、車輪速の大きさの順番が決定される。ただし、車両の操舵輪の位置は事前に取得される。車両が前進しているか否かは、例えば、ＧＰＳ速度が所定の閾値以上か否かにより判定される。車両の旋回方向はＧＰＳ方位から得られる。
【００２５】
したがって、車輪速ＩＤの候補に係る車両情報を比較することにより、それぞれの車輪に対応する車輪速ＩＤを検出することができる。また、それぞれの車輪に対応するスケールファクタの概算値を算出することができる。
【００２６】
図４（Ａ）は車両の航跡を示す図である。図４（Ｂ）は車輪速の時間変化を示す図である。ここで、車両の操舵輪は前輪である。車両は０秒から略３００秒まで北から南へ略１００ｍ直進している。車両は、略３００秒から略４００秒まで左方向に旋回し、略４００秒から略６００秒まで右方向に旋回し、略６００秒から略７００秒まで左方向に旋回することにより、Ｕターンしている。そして、略７００秒から１０００秒まで南から北へ略１００ｍ直進している。車両が直進しているとき、それぞれの車輪の車輪速は一致している。車両が右方向に旋回しているとき、車輪速の大きさの順番は、大きい順に、左前輪の車輪速、左後輪の車輪速、右前輪の車輪速、右後輪の車輪速となっている。
【００２７】
記憶部１４は、ＩＤ番号、前後左右の車輪の車輪速ＩＤ、スケールファクタ等を保存する。なお、車輪速ＩＤとスケールファクタの概算値とは、車輪速検出部１２により検出されたものでもよいし、ＰＣ（Personal Computer）等を用いて外部から入力されたものでもよい。
【００２８】
航跡演算部１３は、ＧＰＳから得られる観測量、前後左右の車輪の車輪速等に基づいて車両の航跡を算出する。この時、車輪速のスケールファクタまたはその概算値も更新される。
【００２９】
なお、スケールファクタの変化は車輪の直径の変化を示し、車輪の直径の変化は車輪の空気圧の変化を示す。このため、スケールファクタの変化を監視することにより、車輪の空気圧の変化を検出することができる。
【００３０】
次に、車両の航跡を推定する工程について説明する。図５は第１の実施形態に係る航跡推定フローを示すフローチャートである。
車両情報のＩＤ番号が保存されていない場合（Ｓ１０１：Ｎｏ）、ＩＤ番号を検索し、検索結果を記憶部１４に保存する（Ｓ１０２）。具体的には、ある数字を設定し、その数字に一致するＩＤ番号を所定時間内に受信した場合、受信したＩＤ番号を記憶部１４に保存する。この操作を０から所定の数字まで順番に行う。
【００３１】
例えば、ＣＡＮの標準フォーマットでは、ＩＤ番号は１１ビットの数字で表される。そして、ＩＤ番号の上位７ビットがすべてレセシブであることは禁止されている。このため、ＩＤ番号は０から２０３１までの数字のいずれかとなる。そこで、０から２０３１までを順番に検索し、検索結果を保存する。
【００３２】
次に、ＧＰＳ速度およびＧＰＳ方位を算出する（Ｓ１０３）。記憶部１４に保存されているＩＤ番号を順番に設定し、そのＩＤ番号が付加された車両情報を取得する（Ｓ１０４）。例えば、ＣＡＮでは、車両情報はデータフィールド内のデジタルデータに相当する。データフィールドは８バイトある。車両の速度を０から３００ｋｍ／ｈと想定すると、２バイトの数字であれば、十分な分解能で車輪速を表すことができる。そこで、データフィールドを２バイト毎に調べ、車両情報を取得する。
【００３３】
前後左右の車輪速ＩＤとスケールファクタまたはその概算値とが保存されている場合（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）、ＧＰＳから得られる観測量、それぞれの車輪の車輪速等に基づいて車両の航跡を算出する（Ｓ１０６）。そして、スケールファクタを更新し、記憶部１４に保存する（Ｓ１０７）。車輪速ＩＤおよびスケールファクタが保存されていない場合（Ｓ１０５：Ｎｏ）、車輪速ＩＤを検出し、記憶部１４に保存する（Ｓ１０８）。また、スケールファクタの概算値を算出し、記憶部１４に保存する（Ｓ１０８）。そして、工程Ｓ１０３に戻り、同様の工程を繰り返す。
【００３４】
図６は車輪速ＩＤの検出フロー（Ｓ１０８）を示すフローチャートである。まず、ＩＤ番号を設定し（Ｓ１１１）、そのＩＤ番号が、車輪速ＩＤの候補か否かを判定する（Ｓ１１２）。車輪速ＩＤの候補が４つある場合（Ｓ１１３：Ｙｅｓ）、前後左右の車輪速ＩＤを特定するとともに、スケールファクタの概算値を算出する（Ｓ１１４）。そして、それぞれの車輪速ＩＤおよびスケールファクタの概算値を保存する（Ｓ１１５）。車輪速ＩＤの候補が４つ未満である場合（Ｓ１１３：Ｎｏ）、終了する（Ｓ１１６）。
【００３５】
第１の実施形態によると、車両情報がＧＰＳ速度に対して線形に変化する場合、その車両情報のＩＤ番号を車輪速ＩＤの候補とする。車両が旋回しているとき、車輪速ＩＤの候補の車両情報を比較することにより、前後左右の車輪に対応する車輪速ＩＤを検出する。検出した車輪速ＩＤにより車輪速を特定する。これにより、車輪速のＩＤ番号が事前に不明である場合でも、車輪速を検出し、その車輪速を用いて精度良く車両の航跡を推定することができる。
【００３６】
なお、第１の実施形態では、車載ＬＡＮを流れる車両情報から車輪速を検出したが、これに限定されない。例えば、ジャイロセンサから得られる方位等を検出し、航跡を推定するためにこの方位等を利用してもよい。この場合、車両に限らず、移動体に本発明を用いることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０…航跡推定装置
１１…測位演算部
１２…車輪速検出部
１３…航跡演算部
１４…記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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