JP2019039767A - Position estimating device and automatic driving system - Google Patents
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Abstract
【課題】光学センサを用いることなく自動運転に必要な精度での位置情報を得る技術を提供する。【解決手段】S110〜S140では、道路が直線形状であるか否かを判断し、直線形状であればS150にてラインフィッティングを行い、非直線形状であればS160にてカーブフィッティングを行う。ラインフィッティングでは、比較期間の間に計測された軌跡データから算出した近似直線である近似軌跡と、地図データのうち比較期間に対応する経路データから算出した近似直線である近似経路とを用いて誤差ベクトルEを算出する。カーブフィッティングでは、最新の計測値Xcが示す地点と、これに対応する地図データ上の地点とを用いて、計測値Xc毎に誤差ベクトルEを算出する。【選択図】図3Provided is a technique for obtaining position information with accuracy required for automatic driving without using an optical sensor. In S110 to S140, it is determined whether or not the road has a straight line shape. If the road is a straight line shape, line fitting is performed in S150, and if the road is non-linear, curve fitting is performed in S160. Line fitting uses an approximate trajectory that is an approximate line calculated from trajectory data measured during the comparison period and an approximate path that is an approximate line calculated from path data corresponding to the comparison period in the map data. Vector E is calculated. In curve fitting, an error vector E is calculated for each measurement value Xc using the point indicated by the latest measurement value Xc and the corresponding point on the map data. [Selection] Figure 3
Description
本開示は、自動運転を行う車両における自車位置の計測精度を向上させる技術に関する。 The present disclosure relates to a technique for improving measurement accuracy of a vehicle position in a vehicle that performs automatic driving.
自動運転では、自動運転が行われる車両(以下、自車)の位置を数cm程度の誤差で高精度に検出する必要がある。現在普及しているGPSでは、数メートルから十数メートル程度の誤差がある。GPSは、Global Positioning Systemの略である。このため、GPSによって検出される位置情報を、そのまま自動運転に用いることができない。 In automatic driving, it is necessary to detect the position of a vehicle (hereinafter referred to as the host vehicle) where automatic driving is performed with high accuracy with an error of about several centimeters. GPS currently in widespread use has an error of about several meters to a few dozen meters. GPS is an abbreviation for Global Positioning System. For this reason, the positional information detected by GPS cannot be used for automatic driving as it is.
下記特許文献1には、自動運転等において必要な情報である自車両の方位を推定する装置において、地図データベースに登録された白線又は標識等の地物と、検出された地物との方位角の誤差を用いて、自車位置を補正する技術が記載されている。 The following Patent Document 1 discloses an azimuth angle between a feature such as a white line or a sign registered in a map database and a detected feature in an apparatus for estimating the orientation of the host vehicle, which is information necessary for automatic driving or the like. A technique for correcting the position of the host vehicle using the above error is described.
しかしながら、発明者の詳細な検討の結果、特許文献1に記載の従来技術からは以下の課題が見出された。
従来技術では、カメラやLIDARなどの光学センサによって白線や標識等のランドマークを認識し、その認識結果と地図とのマッチングを行うことで、自己位置を推定している。LIDARは、Light Detection and Rangingの略である。つまり、光学センサを必須の要件としている。しかし、光学センサは、雨や濃霧といった天候の影響を受けて検出精度の劣化が生じやすく、システムのロバスト性を阻害する要因の一つである。
However, as a result of detailed studies by the inventors, the following problems have been found from the prior art described in Patent Document 1.
In the prior art, landmarks such as white lines and signs are recognized by an optical sensor such as a camera or LIDAR, and the self-position is estimated by matching the recognition result with a map. LIDAR is an abbreviation for Light Detection and Ranging. That is, the optical sensor is an essential requirement. However, the optical sensor is susceptible to deterioration in detection accuracy due to the influence of weather such as rain or heavy fog, and is one of the factors that hinder the robustness of the system.
また、従来技術において、光学センサを使用できない状況では、自動運転から手動運転に切り替えることが考えられる。しかし、その切り替えにドライバが対処するには、ある程度の猶予時間が必要であり、その猶予時間の間、検出精度が大幅に低下した状態で自動運転が継続される虞がある。 Further, in the conventional technique, in a situation where the optical sensor cannot be used, switching from automatic operation to manual operation can be considered. However, in order for the driver to cope with the switching, a certain grace time is required, and during the grace time, there is a possibility that the automatic operation may be continued in a state where the detection accuracy is greatly reduced.
また、自車位置を推定する装置のロバスト性を向上させるために、光学センサを必要としないRTK−GPSまたはDGPSを用いることも考えられる。RTK−GPSは、Real Time Kinematic GPSの略であり、DGPSは、Differential GPSの略である。 It is also conceivable to use RTK-GPS or DGPS that does not require an optical sensor in order to improve the robustness of the device for estimating the vehicle position. RTK-GPS is an abbreviation for Real Time Kinematic GPS, and DGPS is an abbreviation for Differential GPS.
但し、RTK−GPSは、数cm程度の誤差で自車位置を推定可能であるが、非常に高価であるため、量産される車両等に搭載することは困難である。また、DGPSは、単純な構成で安価であり、数メートル程度の誤差で自車位置を推定することができるが、自動運転で要求される精度としては不足である。 However, although the RTK-GPS can estimate the position of the vehicle with an error of about several centimeters, it is very expensive and is difficult to mount on a mass-produced vehicle or the like. DGPS has a simple configuration and is inexpensive, and can estimate the position of the vehicle with an error of several meters. However, the accuracy required for automatic driving is insufficient.
本開示の1つの局面は、光学センサを用いることなく自動運転に必要な精度での位置情報を得る技術を提供する。 One aspect of the present disclosure provides a technique for obtaining position information with accuracy required for automatic driving without using an optical sensor.
本開示の1つの局面による位置推定装置は、位置計測部(11)と、誤差推定部(13,13a)と、位置補正部(14)とを備える。
位置計測部は、衛星測位システムから得られる情報を利用して、当該装置を搭載した車両である自車の位置を計測する。誤差推定部は、道路に属する各車線の車線幅方向の中心地点を表す位置データの系列である経路データが含まれた地図データと、位置計測部での計測結果の系列である軌跡データとの比較により位置計測部での計測誤差を推定する。位置補正部は、位置計測部での計測結果を、誤差推定部にて推定された計測誤差を用いて補正する。
A position estimation device according to one aspect of the present disclosure includes a position measurement unit (11), an error estimation unit (13, 13a), and a position correction unit (14).
The position measurement unit uses the information obtained from the satellite positioning system to measure the position of the vehicle that is the vehicle on which the device is mounted. The error estimation unit includes map data including route data that is a series of position data representing a central point in the lane width direction of each lane belonging to the road, and trajectory data that is a series of measurement results in the position measurement unit. A measurement error in the position measurement unit is estimated by comparison. The position correction unit corrects the measurement result of the position measurement unit using the measurement error estimated by the error estimation unit.
誤差推定部は、ラインフィッティング部(13:S150,13a:S470)と、カーブフィッティング部(13:S160,13a:S480)と、切替部(13:S110〜S140,13a:S430〜S460)とを備える。 The error estimation unit includes a line fitting unit (13: S150, 13a: S470), a curve fitting unit (13: S160, 13a: S480), and a switching unit (13: S110 to S140, 13a: S430 to S460). Prepare.
ラインフィッティング部は、位置計測部にて、予め設定された比較期間の間に計測された軌跡データから算出した近似直線である近似軌跡と、地図データのうち比較期間に対応する経路データから算出した近似直線である近似経路との間の予め設定された誤差方向に沿った距離を、計測誤差として算出する。カーブフィッティング部は、位置計測部での最新の計測結果が示す地点と誤差方向に位置する地図データ上の地点との距離を、計測誤差として算出する。切替部は、自車が走行中の道路の形状を判断する情報を取得し、道路が直線形状である場合はラインフィッティング部を用い、道路が非直線形状である場合はカーブフィッティング部を用いて、計測誤差の算出を行わせる。 The line fitting unit is calculated from the approximate trajectory that is an approximate straight line calculated from the trajectory data measured during the preset comparison period and the route data corresponding to the comparison period in the map data by the position measurement unit. The distance along the preset error direction with the approximate path that is an approximate line is calculated as a measurement error. The curve fitting unit calculates a distance between a point indicated by the latest measurement result in the position measurement unit and a point on the map data located in the error direction as a measurement error. The switching unit obtains information for determining the shape of the road on which the vehicle is traveling, and uses a line fitting unit when the road is a straight shape, and uses a curve fitting unit when the road is a non-linear shape. The measurement error is calculated.
このような構成によれば、位置計測部での計測結果が、一定の方向に一定の大きさだけシフトするような計測誤差を有する場合、自車位置の推定結果を、自動運転に利用可能程度の精度に向上させることができる。 According to such a configuration, when the measurement result in the position measurement unit has a measurement error that shifts by a certain amount in a certain direction, the estimation result of the own vehicle position can be used for automatic driving. The accuracy can be improved.
なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。 Note that the reference numerals in parentheses described in this column and in the claims indicate the correspondence with the specific means described in the embodiment described later as one aspect, and the technical scope of the present disclosure It is not limited.
以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
[1.第1実施形態]
[1−1.構成]
図1に示す自動運転システム1は、位置推定装置10と、運転制御装置20と、被制御装置群30と、を備える。
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
[1. First Embodiment]
[1-1. Constitution]
The automatic driving system 1 shown in FIG. 1 includes a position estimation device 10, an operation control device 20, and a controlled device group 30.
位置推定装置10は、当該自動運転システム1を搭載する車両(以下、自車)の位置(以下、自車位置)を推定する。その詳細については後述する。
被制御装置群30は、エンジン、ブレーキ、及びステアリング等を駆動する複数のアクチュエータを含む。更に、被制御装置群30には、自車の挙動を、自車周囲を走行する他の車両(以下、他車)に知らせるための表示装置、ドライバに自車の走行状態等を報知するための表示装置又は音響装置等を含んでいてもよい。
The position estimation device 10 estimates the position (hereinafter, the own vehicle position) of a vehicle (hereinafter, the own vehicle) on which the automatic driving system 1 is mounted. Details thereof will be described later.
The controlled device group 30 includes a plurality of actuators that drive an engine, a brake, a steering, and the like. Furthermore, to the controlled device group 30, a display device for notifying other vehicles (hereinafter referred to as other vehicles) traveling around the own vehicle about the behavior of the own vehicle, and for notifying the driver of the traveling state of the own vehicle. The display device or the acoustic device may be included.
運転制御装置20は、位置推定装置10で推定された自車位置、設定された目的地に基づいて走行経路を設定し、自車の周囲の状況、及び自車の状態等に応じて被制御装置群30を制御することによって自動運転を実現する。 The driving control device 20 sets a travel route based on the own vehicle position estimated by the position estimation device 10 and the set destination, and is controlled according to the situation around the own vehicle, the state of the own vehicle, and the like. Automatic operation is realized by controlling the device group 30.
[1−1−1.位置推定装置]
位置推定装置10は、図2に示すように、位置計測部11と、地図データベース(以下、地図DB)12と、誤差推定部13と、位置補正部14と、を備える。
[1-1-1. Position estimation device]
As illustrated in FIG. 2, the position estimation device 10 includes a position measurement unit 11, a map database (hereinafter referred to as map DB) 12, an error estimation unit 13, and a position correction unit 14.
位置計測部11は、GPS受信機111と、差分データ受信機112と、DGPS演算部113とを備える。GPSは、Global Positioning Systemの略である。DGPSは、Differential GPSの略である。 The position measurement unit 11 includes a GPS receiver 111, a difference data receiver 112, and a DGPS calculation unit 113. GPS is an abbreviation for Global Positioning System. DGPS is an abbreviation for Differential GPS.
GPS受信機111は、複数のGPS衛星から信号を受信し、受信した信号を解析することによって、自車位置を表すGPS位置データを生成する。このGPS位置データは、数m〜十数m程度の誤差を有する。 The GPS receiver 111 receives signals from a plurality of GPS satellites and analyzes the received signals to generate GPS position data representing the position of the vehicle. This GPS position data has an error of about several meters to several tens of meters.
差分データ受信機112は、設置位置が既知である固定基地局から無線送信される差分データを受信する。差分データは、ディファレンシャル測位(即ち、DGPS)に必要な情報であり、固定基地局が、複数のGPS衛星から受信した信号を処理することで生成される。 The differential data receiver 112 receives differential data that is wirelessly transmitted from a fixed base station whose installation position is known. The difference data is information necessary for differential positioning (ie, DGPS), and is generated by a fixed base station processing signals received from a plurality of GPS satellites.
DGPS演算部113は、差分データ受信機112が受信した差分データを用いて、GPS受信機111から出力されるGPS位置データを補正することで、DGPS位置データ(以下、計測値)Xcを生成する。計測値Xcは、数m以下の誤差を有する。 The DGPS calculation unit 113 corrects the GPS position data output from the GPS receiver 111 using the difference data received by the difference data receiver 112, thereby generating DGPS position data (hereinafter, measured value) Xc. . The measured value Xc has an error of several meters or less.
ここで、DGPSにおける計測誤差について説明する。DGPSにおける計測誤差の主な要因として、シフト誤差およびランダム誤差がある。シフト誤差は、衛星から受信機への信号の伝搬時間に影響を与えている電離層や対流圏によって生じる誤差であり、誤差の大きさはゆっくりと変化する。つまり、ある程度限られた期間で見れば、計測誤差が一定であると見なすことができる。一方、ランダム誤差は、受信機の特性などによってランダムに生じる誤差であり、平均的なレベルはシフト誤差に対して十分に小さい。そして、計測誤差が一定であるとみなせる期間中に取得されたDGPSの計測結果(即ち、軌跡データ)は、図8に示すように、正解となる経路データに対して、一定方向に一定量シフトしたものとなる。図8において、実線が軌跡データ、点線が経路データである。 Here, a measurement error in DGPS will be described. The main causes of measurement error in DGPS are shift error and random error. The shift error is an error caused by the ionosphere or the troposphere that affects the propagation time of the signal from the satellite to the receiver, and the magnitude of the error changes slowly. That is, the measurement error can be considered to be constant when viewed in a limited period. On the other hand, the random error is an error that occurs randomly depending on the characteristics of the receiver, and the average level is sufficiently small with respect to the shift error. Then, as shown in FIG. 8, the DGPS measurement result (that is, the trajectory data) acquired during the period in which the measurement error can be assumed to be constant is shifted by a fixed amount in a fixed direction with respect to the correct route data. Will be. In FIG. 8, the solid line is locus data, and the dotted line is route data.
図2に戻り、地図DB12は、自動運転に利用可能な高精度な地図データが記憶されている。地図データには、道路の形状を表す経路データと複数の地物の位置を表す地物データが少なくとも含まれる。 Returning to FIG. 2, the map DB 12 stores high-precision map data that can be used for automatic driving. The map data includes at least route data representing the shape of the road and feature data representing the positions of a plurality of features.
経路データは、車線の幅方向の中心位置を表す位置データの系列である。道路が複数の車線を含む場合、経路データは、車線毎に用意される。また、経路データに属する個々の位置データには、緯度方向の位置を表すX座標及び経度方向の位置を表すY座標に加えて、経路の接線方向を表す経路方向φが含まれる。なお、X座標およびY座標は、以下の説明において同様である。 The route data is a series of position data representing the center position in the width direction of the lane. When the road includes a plurality of lanes, route data is prepared for each lane. The individual position data belonging to the route data includes a route direction φ representing the tangential direction of the route in addition to the X coordinate representing the position in the latitude direction and the Y coordinate representing the position in the longitude direction. The X coordinate and Y coordinate are the same in the following description.
地物データには、予め設定された複数種類の地物の輪郭を表す各点のX座標およびY座標が含まれる。また、地物には、例えば、道路の側方又は上方に設けられた標識または信号機、路面に描かれた白線又は横断歩道等の表示、及び道路から視認可能なトンネル、橋梁、ビル、又は鉄塔等の建造物が含まれる。 The feature data includes the X coordinate and Y coordinate of each point representing the outlines of a plurality of types of features set in advance. The features include, for example, signs or traffic lights provided on the side or above the road, indications such as white lines or pedestrian crossings drawn on the road surface, and tunnels, bridges, buildings, or steel towers visible from the road. Etc. are included.
誤差推定部13は、CPU131と、例えば、RAM又はROM等の半導体メモリ(以下、メモリ132)と、を有するマイクロコンピュータを備えていてもよい。誤差推定部13の各機能は、CPU131が非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現されてもよい。この例では、メモリ132が、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。なお、誤差推定部13は、1つのマイクロコンピュータを備えてもよいし、複数のマイクロコンピュータを備えてもよい。 The error estimation unit 13 may include a microcomputer having a CPU 131 and a semiconductor memory (hereinafter, memory 132) such as a RAM or a ROM. Each function of the error estimation unit 13 may be realized by the CPU 131 executing a program stored in a non-transitional tangible recording medium. In this example, the memory 132 corresponds to a non-transitional tangible recording medium that stores a program. Also, by executing this program, a method corresponding to the program is executed. The error estimation unit 13 may include one microcomputer or a plurality of microcomputers.
誤差推定部13の機能を実現する手法はソフトウェアに限るものではなく、その一部又は全部の機能は、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現されてもよい。例えば、上記機能がハードウェアである電子回路によって実現される場合、その電子回路は、デジタル回路、又はアナログ回路、あるいはこれらの組合せによって実現されてもよい。 The method for realizing the function of the error estimation unit 13 is not limited to software, and part or all of the function may be realized using one or a plurality of hardware. For example, when the function is realized by an electronic circuit that is hardware, the electronic circuit may be realized by a digital circuit, an analog circuit, or a combination thereof.
誤差推定部13は、誤差推定処理を少なくとも実行する。誤差推定処理は、位置計測部11にて生成された自車位置の計測値Xc及び地図DB12に記憶された地図データに基づいて、計測値Xcに含まれる計測誤差を推定する処理である。 The error estimation unit 13 executes at least an error estimation process. The error estimation process is a process for estimating a measurement error included in the measurement value Xc based on the measurement value Xc of the vehicle position generated by the position measurement unit 11 and the map data stored in the map DB 12.
ここで、誤差推定部13が実行する誤差推定処理の詳細を、図3のフローチャートを用いて説明する。誤差推定処理は、予め設定された周期Txで繰り返し実行される。この周期Txは、後述する比較期間Tsと同じ長さに設定されていてもよい。 Here, details of the error estimation processing executed by the error estimation unit 13 will be described with reference to the flowchart of FIG. The error estimation process is repeatedly executed at a preset cycle Tx. This period Tx may be set to the same length as a comparison period Ts described later.
誤差推定部13は、S110では、現時点以前の比較期間Tsの間に、位置計測部11で計測された自車位置の計測値Xcの系列を取得する。この取得した計測値Xcの系列を、以下では、軌跡データという。 In S110, the error estimation unit 13 acquires a series of measurement values Xc of the vehicle position measured by the position measurement unit 11 during the comparison period Ts before the current time. Hereinafter, the acquired series of measured values Xc is referred to as trajectory data.
誤差推定部13は、S120では、地図DB12から、S110で取得した軌跡データに対応する経路データCを取得する。なお、走行中の道路に複数の車線が存在する場合は、別途実行される車線特定処理によって特定される車線についての経路データCを取得する。なお、車線特定処理は本開示の主要部ではないため、その詳細についての説明は省略する。ここで、軌跡データに対応するとは、例えば、軌跡データから、位置計測部11で想定される最大計測誤差の範囲内に存在することを意味する。 In S120, the error estimation unit 13 acquires the route data C corresponding to the trajectory data acquired in S110 from the map DB 12. In addition, when there are a plurality of lanes on the running road, route data C for the lane specified by the lane specifying process that is separately executed is acquired. Note that the lane identification process is not a main part of the present disclosure, and thus detailed description thereof is omitted. Here, “corresponding to the trajectory data” means, for example, that the trajectory data exists within the range of the maximum measurement error assumed by the position measurement unit 11.
なお、経路データCは、M個の位置データC1〜CMを含む場合、(1)式で表される。また、m=1,2,…,Mとして、位置データCmは(2)式で表される。但し、xmはX座標の値、ymはY座標の値、φmは経路方向である。 In addition, the route data C is expressed by equation (1) when it includes M pieces of position data C 1 to C M. Further, assuming that m = 1, 2,..., M, the position data C m is expressed by equation (2). However, x m values of X-coordinate, the y m value of Y-coordinate, the phi m is the path direction.
誤差推定部13は、S140では、S130で算出したΔφavが、予め設定された閾値φTH未満であるか否かを判断し、肯定判断した場合はS150に移行し、否定判断した場合はS160に移行する。なお、閾値φTHは、実験等に基づき、経路データCが示す道路形状を直線とみなすことができる上限値に設定される。 Error estimator 13, in S140, Derutafaiav calculated in S130 is judged whether it is smaller than a preset threshold value phi TH, the process proceeds to S150 if an affirmative decision, if a negative decision is made in S160 Transition. Note that the threshold φ TH is set to an upper limit value based on an experiment or the like so that the road shape indicated by the route data C can be regarded as a straight line.
誤差推定部13は、S150では、道路が直線形状である場合に適したラインフィッティングにより計測誤差を算出して、本処理を終了する。
誤差推定部13は、S160では、道路が非直線形状である場合に適したカーブフィッティングにより計測誤差を算出して本処理を終了する。
In S150, the error estimator 13 calculates a measurement error by line fitting suitable for the case where the road has a linear shape, and ends this processing.
In S160, the error estimator 13 calculates a measurement error by curve fitting suitable for the case where the road has a non-linear shape, and ends this processing.
つまり、誤差推定処理では、道路が直線形状か非直線形状かによって、計測誤差を算出する処理を切り替えている。
次に、誤差推定部13が、S150にて実行するラインフィッティングの処理内容を、図4に示すフローチャートおよび図6に示す説明図を用いて説明する。
That is, in the error estimation process, the process for calculating the measurement error is switched depending on whether the road is a straight line shape or a non-linear shape.
Next, the contents of the line fitting process performed by the error estimation unit 13 in S150 will be described using the flowchart shown in FIG. 4 and the explanatory diagram shown in FIG.
誤差推定部13は、S210では、軌道データに属する各計測値を用いて、近似直線(以下、近似軌跡)Y=a1・X+b1の傾き及び切片(a1、b1)を算出する。
誤差推定部13は、S220では、経路データCに属する各位置データC1〜CMを用いて、近似直線(以下、近似経路)Y=a2・X+b2の傾き及び切片(a2、b2)を算出する。
In S210, the error estimator 13 calculates an inclination and an intercept (a1, b1) of an approximate straight line (hereinafter referred to as an approximate trajectory) Y = a1 · X + b1 using each measurement value belonging to the trajectory data.
Error estimator 13, in S220, by using each position data C1~C M belonging to route data C, the approximate straight line (hereinafter, the approximate path) is calculated Y = a2 · X + b2 the slope and intercept (a2, b2) .
誤差推定部13は、S230では、近似軌跡の傾きa1と、近似経路の傾きa2との差の絶対値が、予め設定された閾値aTHより小さいか否かを判断し、肯定判断された場合はS240に移行し、否定判断された場合はS250に移行する。なお、閾値aTHは、二つの近似直線が平行であるとみなすことができる上限値に設定される。 In S230, the error estimator 13 determines whether or not the absolute value of the difference between the inclination a1 of the approximate trajectory and the inclination a2 of the approximate path is smaller than a preset threshold value aTH. Goes to S240, and if a negative determination is made, goes to S250. Note that the threshold value a TH is set to an upper limit value at which two approximate lines can be regarded as parallel.
誤差推定部13は、S240では、二つの近似直線の切片の差b1−b2を計測誤差の大きさとし、Y軸方向を誤差方向とする誤差ベクトルE=(0,b1−b2)を算出して、本処理を終了する。ここでは、Y軸方向を誤差方向としているが、近似軌跡又は近似経路に直行する方向を誤差方向として誤差ベクトルEを算出してもよい。 In S240, the error estimator 13 calculates the error vector E = (0, b1-b2) with the difference b1-b2 between the intercepts of the two approximate lines as the magnitude of the measurement error and the error direction in the Y-axis direction. This process is terminated. Here, although the Y-axis direction is the error direction, the error vector E may be calculated using the direction orthogonal to the approximate locus or approximate path as the error direction.
誤差推定部13は、S250では、予め設定された例外処理を実行して、本処理を終了する。
なお、例外処理は、例えば、エラーが生じたことをドライバに通知する処理、二つの近似直線間の平均距離を計測誤差の大きさ、近似軌跡に直交する方向を計測誤差の方向とする誤差ベクトルEを求める処理、及び候補セグメントを短くした上で上述の手順に従って再度誤差ベクトルEを求める処理等が考えられる。
In S250, the error estimator 13 executes a preset exception process and ends the process.
The exception process is, for example, a process for notifying the driver that an error has occurred, an error vector in which the average distance between two approximate lines is the magnitude of the measurement error, and the direction orthogonal to the approximate locus is the direction of the measurement error A process for obtaining E, a process for obtaining the error vector E again in accordance with the procedure described above after shortening the candidate segment, and the like can be considered.
次に、誤差推定部13が、S160にて実行するカーブフィッティングを、図5に示すフローチャート及び図7に示す説明図を用いて説明する。
誤差推定部13は、S310では、時間計測を開始する。
Next, the curve fitting executed by the error estimation unit 13 in S160 will be described using the flowchart shown in FIG. 5 and the explanatory diagram shown in FIG.
In S310, the error estimation unit 13 starts time measurement.
誤差推定部13は、S320では、位置計測部11から最新の計測値Xcを取得する。
誤差推定部13は、S330では、S320で取得した計測値Xcに対応する地図データ上の位置データXsを抽出する。位置データXsは、計測値Xcが示す点からみて誤差方向に位置し、且つ自車が走行中の車線上の点である。誤差方向は、Y軸方向、又はX軸方向であってもよいし、計測値Xcが示す点における軌跡の接線方向に直交する方向であってもよい。
In S320, the error estimation unit 13 acquires the latest measurement value Xc from the position measurement unit 11.
In S330, the error estimation unit 13 extracts the position data Xs on the map data corresponding to the measurement value Xc acquired in S320. The position data Xs is a point on the lane that is located in the error direction as viewed from the point indicated by the measured value Xc and that the vehicle is traveling. The error direction may be the Y-axis direction or the X-axis direction, or may be a direction orthogonal to the tangential direction of the locus at the point indicated by the measurement value Xc.
誤差推定部13は、S340では、計測値Xcと位置データXsとの差を、誤差ベクトルEとして算出する。
誤差推定部13は、S350では、S310にて計測が開始されてからの経過時間が、誤差推定処理の実行周期Txに達したか否かを判断し、否定判断された場合はS320に戻り、肯定判断された場合は本処理を終了する。
In S340, the error estimation unit 13 calculates a difference between the measurement value Xc and the position data Xs as an error vector E.
In S350, the error estimation unit 13 determines whether or not the elapsed time from the start of measurement in S310 has reached the execution period Tx of the error estimation process. If a negative determination is made, the process returns to S320. If an affirmative determination is made, this process ends.
図2に戻り、位置補正部14は、位置計測部11から出力される計測値Xcから誤差ベクトルEを減算することで計測値Xcを補正し、その補正結果を、自車位置として運転制御装置20に出力する。 Returning to FIG. 2, the position correction unit 14 corrects the measurement value Xc by subtracting the error vector E from the measurement value Xc output from the position measurement unit 11, and uses the correction result as the own vehicle position as the driving control device. 20 is output.
[1−2.動作]
現時点以前の比較時間Tsの間に計測された軌跡データに対応する経路データが、直線形状の経路(以下、直線区間)であると判断された場合、ラインフィッティングが行われる。ラインフィッティングでは、図6に示すように、上記軌跡データに基づいて、誤差ベクトルEが算出される。この誤差ベクトルEが、次回の誤差推定処理が実行されるまでの間、位置計測部11から出力される計測値Xcの補正に使用される。
[1-2. Operation]
When it is determined that the route data corresponding to the trajectory data measured during the comparison time Ts before the current time is a straight route (hereinafter, a straight section), line fitting is performed. In line fitting, as shown in FIG. 6, an error vector E is calculated based on the locus data. This error vector E is used to correct the measurement value Xc output from the position measurement unit 11 until the next error estimation process is executed.
上記経路データが、非直線形状の経路(以下、非直線区間)であると判断された場合、カーブフィッティングが行われる。カーブフィッティングでは、図7に示すように、次回の誤差推定処理が実行されるまでの間、位置計測部11から計測値Xcが出力される毎に、計測値Xcに基づいてリアルタイムで誤差ベクトルEが算出される。つまり、計測値Xc毎に個別に算出された誤差ベクトルEが、計測値Xcの補正に使用される。 When it is determined that the route data is a non-linear route (hereinafter referred to as a non-linear section), curve fitting is performed. In the curve fitting, as shown in FIG. 7, every time the measurement value Xc is output from the position measurement unit 11 until the next error estimation process is executed, the error vector E is real-time based on the measurement value Xc. Is calculated. That is, the error vector E calculated individually for each measured value Xc is used for correcting the measured value Xc.
例えば、図8は、自車が、第1直進路とカーブ路と第2直進路とを走行して、地図データから得られる経路データと、位置計測部11から出力される計測値に基づく軌跡データとグラフ上に示した結果である。軌跡データは、一定の方向に一定量だけシフトしている。図からは、計測誤差の大きさが5m程度であり、シフト方向が左斜め上方向であることがわかる。 For example, FIG. 8 shows a trajectory based on route data obtained from map data and a measurement value output from the position measurement unit 11 when the vehicle travels on a first straight road, a curved road, and a second straight road. It is the result shown on data and a graph. The trajectory data is shifted by a certain amount in a certain direction. From the figure, it can be seen that the magnitude of the measurement error is about 5 m, and the shift direction is the upper left direction.
図9及び図10は、位置補正部14から出力される補正された計測値に基づく軌跡データを、経路データに重ねて示した結果である。図9は、経路が直線区間の場合、図10は、経路が非直線区間を含む場合である。いずれの場合も、その全経路に渡ってcmオーダの誤差で精度よく自車位置が推定されている。 FIG. 9 and FIG. 10 show the results of the trace data based on the corrected measurement value output from the position correction unit 14 being superimposed on the route data. FIG. 9 shows a case where the route is a straight section, and FIG. 10 shows a case where the route includes a non-linear section. In either case, the vehicle position is accurately estimated with an error of the cm order over the entire route.
[1−3.効果]
以上詳述した第1実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1a)誤差ベクトルE(即ち、計測誤差)には、シフト誤差とランダム誤差とが含まれており、道路が直線形状の場合に行うラインフィッティングでは、過去の計測結果を平均化する処理を行っている。このため、本実施形態では、シフト誤差及びランダム誤差のばらつきが抑制された精度のよい誤差ベクトルE(即ち、計測誤差)を推定することができる。更には、この誤差ベクトルEを用いることで精度のよい自車位置を推定することができる。
[1-3. effect]
According to the first embodiment described in detail above, the following effects are obtained.
(1a) The error vector E (that is, measurement error) includes a shift error and a random error. In line fitting performed when the road has a straight line shape, a process of averaging past measurement results is performed. ing. For this reason, in the present embodiment, it is possible to estimate the error vector E (that is, the measurement error) with high accuracy in which the variation of the shift error and the random error is suppressed. Further, by using this error vector E, it is possible to estimate the own vehicle position with high accuracy.
但し、ラインフィッティングでは、図11に示すように、比較期間Ts中にカーブ路が含まれると、シフト誤差についての推定精度、ひいては誤差ベクトルEの推定精度が低下する。しかしながら、本実施形態では、道路が非直線形状の場合、カーブフィッティングに切り替えて、計測値Xc毎に誤差ベクトルEを推定するため、シフト誤差の推定精度の劣化、ひいては自車位置の推定精度の劣化を抑制することができる。 However, in the line fitting, as shown in FIG. 11, if a curve road is included in the comparison period Ts, the estimation accuracy for the shift error, and hence the estimation accuracy of the error vector E, decreases. However, in the present embodiment, when the road is a non-linear shape, switching to curve fitting is performed, and the error vector E is estimated for each measurement value Xc. Deterioration can be suppressed.
(1b)本実施形態では、このような自動運転に必要な精度での自車位置の推定を、光学センサを用いることなく簡易に実現することができる。
[2.第2実施形態]
[2−1.第1実施形態との相違点]
第2実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
(1b) In the present embodiment, it is possible to easily realize the estimation of the position of the vehicle with the accuracy necessary for such automatic driving without using an optical sensor.
[2. Second Embodiment]
[2-1. Difference from the first embodiment]
Since the basic configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, differences will be described below. Note that the same reference numerals as those in the first embodiment indicate the same configuration, and the preceding description is referred to.
本実施形態では、図12に示すように、位置推定装置10aが、第1実施形態で説明した位置推定装置10の構成に加えて、挙動センサ群15を備える点、および誤差推定部13aにて実行される誤差推定処理の一部が異なる点で、第1実施形態とは異なっている。 In the present embodiment, as shown in FIG. 12, the position estimation device 10a includes a behavior sensor group 15 in addition to the configuration of the position estimation device 10 described in the first embodiment, and an error estimation unit 13a. This is different from the first embodiment in that a part of the error estimation process to be executed is different.
[2−2.構成]
挙動センサ群15は、ジャイロ151とオドメータ152とが少なくとも含まれる。
ジャイロ151は、自車に加わるヨーレートΔψを検出すると共に、ヨーレートΔψを積分することでヨー角ψを求める。
[2-2. Constitution]
The behavior sensor group 15 includes at least a gyro 151 and an odometer 152.
The gyro 151 detects the yaw rate Δψ applied to the own vehicle, and obtains the yaw angle ψ by integrating the yaw rate Δψ.
オドメータ152は、自車の速度(以下、自車速)vおよび自車の加速度Δvを検出する。
以下では、挙動センサ群15が出力するψ、Δψ、v、Δvを総称して挙動情報という。挙動情報は、誤差推定部13aに供給される。
The odometer 152 detects the speed of the own vehicle (hereinafter, the own vehicle speed) v and the acceleration Δv of the own vehicle.
Hereinafter, ψ, Δψ, v, and Δv output from the behavior sensor group 15 are collectively referred to as behavior information. The behavior information is supplied to the error estimation unit 13a.
[2−3.処理]
本実施形態の誤差推定部13aが、第1実施形態の図3を用いて説明した誤差推定処理に代えて実行する誤差推定処理について、図13のフローチャートを用いて説明する。
[2-3. processing]
An error estimation process executed by the error estimation unit 13a of this embodiment instead of the error estimation process described with reference to FIG. 3 of the first embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
誤差推定部13aは、S410では、挙動センサ群15から挙動情報を取得する。
誤差推定部13aは、S420では、S410で取得した挙動情報に基づいて比較期間Tsの長さを設定する。具体的には、比較期間Tsは、例えば、ヨー角の絶対値|ψ|が大きいほど、ヨーレートの絶対値|Δψ|が大きいほど、又は車速vが大きいほど、短くなるように設定される。
The error estimator 13a acquires behavior information from the behavior sensor group 15 in S410.
In S420, the error estimation unit 13a sets the length of the comparison period Ts based on the behavior information acquired in S410. Specifically, the comparison period Ts is set to be shorter, for example, as the absolute value | ψ | of the yaw angle is larger, as the absolute value | Δψ | of the yaw rate is larger, or as the vehicle speed v is larger.
誤差推定部13aは、S430では、現時点以前の比較期間Tsの間に、位置計測部11で計測された自車位置の計測値の系列である軌跡データを取得する。
誤差推定部13aは、S440では、S120と同様に、地図DB12から、S430で取得した軌跡データに対応した位置データの系列である経路データCを取得する。
In S430, the error estimation unit 13a acquires trajectory data that is a series of measured values of the vehicle position measured by the position measurement unit 11 during the comparison period Ts before the current time.
In S440, the error estimation unit 13a acquires route data C, which is a series of position data corresponding to the trajectory data acquired in S430, from the map DB 12 in the same manner as S120.
誤差推定部13aは、S450では、S130と同様に、S440で取得した経路データCに属するM個の位置データC1〜CMに基づき、経路データにおける道路方向の平均変化率Δφavを算出する。 Error estimating unit 13a, in S450, similarly to S130, based on the M position data C1~C M belonging to route data C obtained in S440, and calculates the average rate Δφav road direction in the path data.
誤差推定部13aは、S460では、S450で算出したΔφavが、予め設定された閾値φTH未満であり、且つ、S410で取得したヨーレートΔψが予め設定された閾値ψTH未満であるか否かを判断し、肯定判断した場合はS470に移行し、否定判断した場合はS490に移行する。なお、閾値THψは、実験等に基づき、自車が直進しているとみなせるヨーレートΔψの上限値に設定される。 In S460, the error estimation unit 13a determines whether or not Δφav calculated in S450 is less than a preset threshold φ TH and whether the yaw rate Δψ acquired in S410 is less than a preset threshold ψ TH. If it is determined and an affirmative determination is made, the process proceeds to S470, and if a negative determination is made, the process proceeds to S490. The threshold value THψ is set to the upper limit value of the yaw rate Δψ that can be considered that the host vehicle is traveling straight, based on experiments or the like.
誤差推定部13は、S470では、S150と同様に、ラインフィッティングにより誤差ベクトルEを算出して、本処理を終了する。
誤差推定部13は、S480では、S160と同様に、カーブフィッティングにより誤差ベクトルEを算出して本処理を終了する。
In S470, the error estimator 13 calculates the error vector E by line fitting in the same manner as S150, and ends this processing.
In S480, the error estimator 13 calculates the error vector E by curve fitting in the same manner as S160, and ends this processing.
[2−4.効果]
以上詳述した第2実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1a)〜(1b)を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
[2-4. effect]
According to 2nd Embodiment explained in full detail above, there exist the effect (1a)-(1b) of 1st Embodiment mentioned above, and also there exist the following effects.
(2a)自車の挙動を表す挙動情報に応じて比較期間Tsの長さを可変設定し、非直線区間を自車が走行している可能性が高いほど、比較期間Tsが短くなるように設定している。このため、直線区間から非直線区間に変化する部分での誤差ベクトルEの推定精度の低下を抑制することができる。 (2a) The length of the comparison period Ts is variably set according to the behavior information representing the behavior of the host vehicle, and the comparison period Ts is shortened as the possibility that the host vehicle is traveling in the non-linear section is higher. It is set. For this reason, it is possible to suppress a decrease in the estimation accuracy of the error vector E in a portion where the straight section changes to the non-linear section.
(2b)ラインフィッティングにするかカーブフィッティングにするかの判断を、道路方向の平均変化率Δφavだけでなく、ヨーレートΔψも用いて行っている。このため、直線区間から非直線区間への進入を早めに察知して、フィッティングの手法を効果的に切り替えることができる。 (2b) The determination of whether to perform line fitting or curve fitting is performed using not only the average change rate Δφav in the road direction but also the yaw rate Δψ. For this reason, the approach from the straight section to the non-linear section can be detected early and the fitting method can be effectively switched.
[3.第3実施形態]
[3−1.第1実施形態との相違点]
第3実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
[3. Third Embodiment]
[3-1. Difference from the first embodiment]
Since the basic configuration of the third embodiment is the same as that of the first embodiment, differences will be described below. Note that the same reference numerals as those in the first embodiment indicate the same configuration, and the preceding description is referred to.
本実施形態では、図14に示すように、位置推定装置10bが、第1実施形態で説明した位置推定装置10の構成に加えて、地物補正部16と、環境取得部17と、選択部18とを備える点で、第1実施形態とは異なっている。 In the present embodiment, as illustrated in FIG. 14, the position estimation device 10 b includes a feature correction unit 16, an environment acquisition unit 17, and a selection unit in addition to the configuration of the position estimation device 10 described in the first embodiment. 18 is different from the first embodiment.
地物補正部16は、周辺監視部161と、地物観測部162と、補正演算部163とを備える。
周辺監視部161は、自車の周囲を監視範囲とする光学センサを備える。光学センサには、カメラ及びLIDARのうち少なくとも一方が含まれる。LIDARは、Light Detection and Rangingの略である。カメラは、単眼カメラ及び複眼カメラのいずれであってもよい。
The feature correction unit 16 includes a periphery monitoring unit 161, a feature observation unit 162, and a correction calculation unit 163.
The surroundings monitoring unit 161 includes an optical sensor whose monitoring range is around the host vehicle. The optical sensor includes at least one of a camera and LIDAR. LIDAR is an abbreviation for Light Detection and Ranging. The camera may be either a monocular camera or a compound eye camera.
地物観測部162は、周辺監視部161からの出力に基づき、自車の周囲に存在し、地図DB12に記憶されている様々な地物を検出する。
補正演算部163は、地物観測部162で検出された地物の位置データである観測位置データに対応する地物の位置データである地図位置データを地図DB12から取得し、観測位置データと地図位置データとのずれがなくなるように補正した自車位置を算出する。補正演算部163にて算出された自車位置X2は、選択部18に供給される。なお、地物補正部16は、自車位置X2を算出する際の初期位置として、位置計測部11での計測値Xcを使用する。このように地物を利用して自車位置を補正する地物補正部16の手法は、従来技術の特許文献1に記載された技術であり、その詳細についての説明は省略する。
The feature observation unit 162 detects various features existing around the host vehicle and stored in the map DB 12 based on the output from the surroundings monitoring unit 161.
The correction calculation unit 163 acquires map position data, which is position data of features corresponding to the observation position data, which is position data of the features detected by the feature observation unit 162, from the map DB 12, and the observation position data and the map The own vehicle position corrected so as to eliminate the deviation from the position data is calculated. The host vehicle position X2 calculated by the correction calculation unit 163 is supplied to the selection unit 18. Note that the feature correction unit 16 uses the measurement value Xc of the position measurement unit 11 as the initial position when calculating the vehicle position X2. The technique of the feature correction unit 16 that corrects the vehicle position using the feature in this way is a technique described in Patent Document 1 of the prior art, and a detailed description thereof is omitted.
環境取得部17は、自車が走行中の環境に関する様々な情報(以下、環境情報)取得する。環境情報は、無線通信により外部のインフラから取得してもよいし、地図情報、車両に搭載された様々なセンサから取得してもよい。環境情報には、光学センサの検出能力を許容範囲内に維持できる環境であるか否か、地物補正部16による自車位置の推定精度を許容範囲内に維持できるような頻度で地物が検出される環境であるか否か、GPSからの電波を受信できる環境であるか否かを判断するための情報が含まれる。 The environment acquisition unit 17 acquires various information about the environment in which the host vehicle is traveling (hereinafter, environment information). The environmental information may be acquired from an external infrastructure by wireless communication, or may be acquired from map information and various sensors mounted on the vehicle. In the environmental information, whether or not the environment is such that the detection capability of the optical sensor can be maintained within the allowable range, and the frequency of the feature is such that the estimation accuracy of the vehicle position by the feature correcting unit 16 can be maintained within the allowable range. Information for determining whether or not the environment is detected and whether or not the environment can receive radio waves from GPS is included.
選択部18は、誤差推定部13と同様に、マイクロコンピュータを備え、出力選択処理を少なくとも実行する。出力選択処理は、位置補正部14の出力X1と、地物補正部16の出力X2のいずれかを位置推定装置10bの出力Xoとして選択する処理である。 Similar to the error estimator 13, the selector 18 includes a microcomputer and executes at least output selection processing. The output selection process is a process of selecting either the output X1 of the position correction unit 14 or the output X2 of the feature correction unit 16 as the output Xo of the position estimation device 10b.
[3−2.出力選択処理]
選択部18が実行する出力選択処理を、図15のフローチャートを用いて説明する。
本処理は、位置補正部14及び地物補正部16のいずれかから自車位置が供給される毎に起動する。
[3-2. Output selection process]
The output selection process executed by the selection unit 18 will be described with reference to the flowchart of FIG.
This process is activated every time the vehicle position is supplied from either the position correction unit 14 or the feature correction unit 16.
選択部18は、S510では、環境取得部17から環境情報を取得する。
選択部18は、S520では、取得した環境情報に基づき、自車がGPS衛星からの電波を受信できる環境にあるか否かを判断し、肯定判断した場合はS550に移行し、否定判断した場合はS530に移行する。例えば、地図データと自車位置とに基づき、自車がトンネルを走行中であるか否かにより、トンネルを走行中であれば、電波を受信できない環境であると判断する。
In S510, the selection unit 18 acquires environment information from the environment acquisition unit 17.
In S520, the selection unit 18 determines whether or not the vehicle is in an environment where radio waves from GPS satellites can be received based on the acquired environment information. If the determination is affirmative, the selection unit 18 proceeds to S550, and the determination is negative Proceeds to S530. For example, based on the map data and the vehicle position, whether or not the vehicle is traveling through the tunnel determines that the environment is incapable of receiving radio waves if traveling through the tunnel.
選択部18は、S530では、取得した環境情報に基づき、視界が良好であるか否かを判断し、肯定判断した場合はS540に移行し、否定判断した場合はS560に移行する。視界が良好であるか否かは、例えば、光学センサによる検知範囲が予め設定された閾値距離以下となるような天候(例えば、雨、霧、又は雪など)であるか否かを検出することで判断してもよい。また、光学センサでの検出結果を解析することで実際の検知範囲を算出することで判断してもよい。 In S530, the selection unit 18 determines whether or not the field of view is good based on the acquired environment information. If the determination is affirmative, the process proceeds to S540. If the determination is negative, the process proceeds to S560. Whether or not the visibility is good is, for example, detecting whether or not the weather (such as rain, fog, or snow) is such that the detection range by the optical sensor is equal to or less than a preset threshold distance. You may judge by. The determination may be made by calculating the actual detection range by analyzing the detection result of the optical sensor.
選択部18は、S540では、取得した環境情報に基づき、地物補正部16での処理精度が許容範囲内となるような頻度で地物が出現する環境であるか否かを判断し、肯定判断した場合はS550に移行し、否定判断した場合はS560に移行する。上記判断は、例えば、市街地を走行中であるか否かによって行ってもよい。具体的には、市街地であるか否かは、自車位置と地図データとから判断してもよいし、光学センサでの検出結果を解析することで判断してもよい。 In S540, the selection unit 18 determines whether or not the environment in which the feature appears with such a frequency that the processing accuracy in the feature correction unit 16 is within the allowable range based on the acquired environment information. When it judges, it transfers to S550, and when negative, it transfers to S560. The above determination may be made based on, for example, whether or not the vehicle is traveling in an urban area. Specifically, whether or not it is an urban area may be determined from the vehicle position and map data, or may be determined by analyzing the detection result of the optical sensor.
選択部18は、S550では、地物補正部16からの出力X2を選択し、運転制御装置20に出力して、本処理を終了する。つまり、GPSからの電波を受信できない環境であるか、あるいは視界良好(即ち、光学センサの性能を十分に発揮させることができる環境)であり且つ地物が検出される頻度が高い環境(即ち、地物補正部16の能力を十分に発揮させることができる環境)である場合に、選択部18は、地物補正部16での推定結果を選択する。 In S550, the selection unit 18 selects the output X2 from the feature correction unit 16, outputs the output X2 to the operation control device 20, and ends this processing. In other words, it is an environment in which radio waves from GPS cannot be received, or an environment in which visibility is good (that is, an environment in which the performance of the optical sensor can be fully exhibited) and a feature is detected frequently (that is, In the environment in which the capability of the feature correction unit 16 can be sufficiently exhibited, the selection unit 18 selects an estimation result in the feature correction unit 16.
選択部18は、S560では、位置補正部14からの出力X1を選択し、運転制御装置20に出力して、本処理を終了する。つまり、GPSからの電波を受信できる環境であり、かつ、視界不良(即ち、光学センサの性能を十分に発揮させることができない環境)または地物が検出される頻度が低い環境(即ち、地物補正部16の能力を十分に発揮させることができない環境)である場合に、選択部18は、位置補正部14での推定結果を選択する。 In S560, the selection unit 18 selects the output X1 from the position correction unit 14, outputs the output X1 to the operation control device 20, and ends this processing. In other words, it is an environment in which radio waves from GPS can be received, and visibility is poor (that is, an environment in which the performance of the optical sensor cannot be fully exhibited) or an environment in which features are detected less frequently (that is, features). In an environment where the ability of the correction unit 16 cannot be sufficiently exhibited, the selection unit 18 selects the estimation result in the position correction unit 14.
[3−3.効果]
以上詳述した第3実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1a)〜(1b)を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
[3-3. effect]
According to 3rd Embodiment explained in full detail above, there exist the effect (1a)-(1b) of 1st Embodiment mentioned above, and also there exist the following effects.
(3a)DGPSと地図データとで自車位置を推定する手法と、地物を利用して自車位置を推定する手法とを併用し、環境情報に応じていずれかの手法を適宜選択している。このような異なる手法の併用により、互いの不得意な環境を補い合うことができるため、周囲環境の影響による自車位置の推定精度の低下をより効果的に抑制することができる。 (3a) A method for estimating the position of the own vehicle using DGPS and map data and a method for estimating the position of the own vehicle using the feature are used together, and one of the methods is appropriately selected according to the environmental information. Yes. By using such different methods in combination, it is possible to compensate for each other's weak environments, so it is possible to more effectively suppress a decrease in the estimation accuracy of the vehicle position due to the influence of the surrounding environment.
[4.第4実施形態]
[4−1.第1実施形態との相違点]
第4実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
[4. Fourth Embodiment]
[4-1. Difference from the first embodiment]
Since the basic configuration of the fourth embodiment is the same as that of the first embodiment, differences will be described below. Note that the same reference numerals as those in the first embodiment indicate the same configuration, and the preceding description is referred to.
本実施形態では、図16に示すように、位置推定装置10cが、第2実施形態で説明した挙動センサ群15と、第3実施形態で説明した、地物補正部16と、環境取得部17と、選択部18とをいずれも備える点で、第1実施形態とは異なる。 In the present embodiment, as illustrated in FIG. 16, the position estimation device 10 c includes the behavior sensor group 15 described in the second embodiment, the feature correction unit 16 and the environment acquisition unit 17 described in the third embodiment. And the point which is provided with both the selection parts 18 differs from 1st Embodiment.
[4−2.効果]
以上詳述した第4実施形態によれば、前述した第1〜第3実施形態の効果(1a)〜(1b)(2a)(2b)(3a)を奏する。
[4-2. effect]
According to 4th Embodiment explained in full detail above, there exists the effect (1a)-(1b) (2a) (2b) (3a) of 1st-3rd embodiment mentioned above.
[5.第5実施形態]
[5−1.第1実施形態との相違点]
第5実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
[5. Fifth Embodiment]
[5-1. Difference from the first embodiment]
Since the basic configuration of the fifth embodiment is the same as that of the first embodiment, differences will be described below. Note that the same reference numerals as those in the first embodiment indicate the same configuration, and the preceding description is referred to.
本実施形態では、誤差推定部13が、誤差推定処理に加えて、比較期間を可変設定する期間設定処理を実行する点で第1実施形態とは異なる。
[5−2.期間設定処理]
誤差推定部13が実行する期間設定処理を、図17に示すフローチャートおよび図18の説明図を用いて説明する。本処理は、例えば、誤差推定処理が終了する毎に実行される。
The present embodiment is different from the first embodiment in that the error estimation unit 13 executes a period setting process for variably setting the comparison period in addition to the error estimation process.
[5-2. Period setting process]
The period setting process executed by the error estimation unit 13 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 17 and the explanatory diagram of FIG. This process is executed, for example, every time the error estimation process ends.
誤差推定部13は、S610では、比較期間Tsを初期化する。ここでは、比較期間Tsの初期値として、比較期間Tsの設定許容範囲の下限値を用いる。
誤差推定部13は、S620では、現在の計測値Xcに対応する地図データ上の位置データから自車の進行方向にある比較期間Ts分の経路データを取得する。
In S610, the error estimating unit 13 initializes the comparison period Ts. Here, the lower limit value of the setting allowable range of the comparison period Ts is used as the initial value of the comparison period Ts.
In S620, the error estimation unit 13 acquires route data for the comparison period Ts in the traveling direction of the host vehicle from the position data on the map data corresponding to the current measurement value Xc.
誤差推定部13は、S630では、取得した経路データに基づき、比較期間Tsに対応する経路の曲率Kpを算出する。
誤差推定部13は、S640では、比較期間Tsの後の予め設定された付加期間ΔTに対応する経路データを取得する。
In S630, the error estimation unit 13 calculates the curvature Kp of the route corresponding to the comparison period Ts based on the acquired route data.
In S640, the error estimator 13 acquires route data corresponding to the preset additional period ΔT after the comparison period Ts.
誤差推定部13は、S650では、取得した経路データに基づき、付加期間ΔTに対応する経路の曲率Kcを算出する。
誤差推定部13は、S660では、比較期間Tsの曲率Kpと付加期間ΔTの曲率Kcとの差の絶対値が、予め設定された閾値KTH未満であり、且つ、比較期間Tsの設定許容範囲の上限値Tmax未満であるか否かを判断する。肯定判断された場合は、付加期間ΔTに対応する経路を直線区間とみなすことができると判断してS670に移行する。一方、否定判断された場合は、付加期間ΔTに対応する経路が非直線区間に差し掛かっている判断してS680に移行する。
In S650, the error estimation unit 13 calculates the curvature Kc of the route corresponding to the additional period ΔT based on the acquired route data.
In S660, the error estimation unit 13 determines that the absolute value of the difference between the curvature Kp of the comparison period Ts and the curvature Kc of the addition period ΔT is less than a preset threshold value KTH , and the setting allowable range of the comparison period Ts. It is determined whether it is less than the upper limit value Tmax. If an affirmative determination is made, it is determined that the route corresponding to the additional period ΔT can be regarded as a straight section, and the process proceeds to S670. On the other hand, if a negative determination is made, it is determined that the route corresponding to the additional period ΔT is approaching the non-linear section, and the process proceeds to S680.
誤差推定部13は、S670では、比較期間Tsの長さを、該比較期間Tsに付加期間ΔTを加えた長さに更新して、S630に戻る。
誤差推定部13は、S680では、比較期間Tsを現在の設定値に決定して、本処理を終了する。
In S670, the error estimation unit 13 updates the length of the comparison period Ts to a length obtained by adding the additional period ΔT to the comparison period Ts, and returns to S630.
In S680, the error estimation unit 13 determines the comparison period Ts as the current set value, and ends this process.
誤差推定部13は、この決定された比較期間Tsを用いて、次回の誤差推定処理の起動や、誤差推定処理での軌跡データや経路データの取得を行う。
[5−3.効果]
以上詳述した第4実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1a)〜(1b)に加えて、以下の効果を奏する。
The error estimator 13 uses the determined comparison period Ts to start the next error estimation process, and acquire trajectory data and path data in the error estimation process.
[5-3. effect]
According to the fourth embodiment described above in detail, in addition to the effects (1a) to (1b) of the first embodiment described above, the following effects can be obtained.
(5a)現時点以降で使用する比較期間Tsを、現時点以降に走行する経路の形状に従って、直線が続くほど長い期間となるように可変設定している。このため、直線区間ではより安定した誤差ベクトルEを求めることができる。また、非直線区間に差し掛かるタイミングでは、比較期間Tsに非直線区間が含まれることで生じる誤差を、効果的に抑制することができる。 (5a) The comparison period Ts used after the present time is variably set so as to become a longer period as the straight line continues according to the shape of the route traveling after the present time. Therefore, a more stable error vector E can be obtained in the straight section. In addition, at the timing of reaching the non-linear section, an error caused by including the non-linear section in the comparison period Ts can be effectively suppressed.
[6.他の実施形態]
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
[6. Other Embodiments]
As mentioned above, although embodiment of this indication was described, this indication is not limited to the above-mentioned embodiment, and can carry out various modifications.
(6a)上記実施形態では、GPSを利用しているが、GPS以外の衛星測位システムを利用してもよい。
(6b)上記実施形態では、ディファレンシャル測位により得られた自車位置を補正しているが、これに限定されるものではない。例えば、一定方向に一定量シフトしたような計測誤差を有した計測値が得られる測位方法であれば、本開示の手法を適用することができる。
(6a) In the above embodiment, GPS is used, but a satellite positioning system other than GPS may be used.
(6b) In the embodiment described above, the vehicle position obtained by differential positioning is corrected, but the present invention is not limited to this. For example, the technique of the present disclosure can be applied to any positioning method that can obtain a measurement value having a measurement error that is shifted by a certain amount in a certain direction.
(6c)上記実施形態における1つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、1つの構成要素が有する1つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、1つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される1つの機能を、1つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。 (6c) A plurality of functions of one constituent element in the embodiment may be realized by a plurality of constituent elements, or a single function of one constituent element may be realized by a plurality of constituent elements. . Further, a plurality of functions possessed by a plurality of constituent elements may be realized by one constituent element, or one function realized by a plurality of constituent elements may be realized by one constituent element. Moreover, you may abbreviate | omit a part of structure of the said embodiment. In addition, at least a part of the configuration of the above embodiment may be added to or replaced with the configuration of the other embodiment. In addition, all the aspects included in the technical idea specified from the wording described in the claims are embodiments of the present disclosure.
(6d)上述した位置推定装置および当該位置推定装置を構成要素とする自動運転システムの他、当該位置推定装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、位置推定方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。 (6d) In addition to the position estimation device described above and the automatic driving system including the position estimation device as components, a program for causing a computer to function as the position estimation device, and a non-transitional actual state of a semiconductor memory or the like in which the program is recorded The present disclosure can also be realized in various forms such as a typical recording medium and a position estimation method.
1…自動運転システム、10,10a〜10c…位置推定装置、11…位置計測部、12…地図データベース、13,13a…誤差推定部、14…位置補正部、15…挙動センサ群、16…地物補正部、17…環境取得部、18…選択部、20…運転制御装置、30…被制御装置群、111…GPS受信機、112…差分データ受信機、113…DGPS演算部、131…CPU、132…メモリ、151…ジャイロ、152…オドメータ、161…周辺監視部、162…地物観測部、163…補正演算部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Automatic driving system, 10, 10a-10c ... Position estimation apparatus, 11 ... Position measurement part, 12 ... Map database, 13, 13a ... Error estimation part, 14 ... Position correction part, 15 ... Behavior sensor group, 16 ... Ground Object correction unit, 17 ... environment acquisition unit, 18 ... selection unit, 20 ... operation control device, 30 ... controlled device group, 111 ... GPS receiver, 112 ... differential data receiver, 113 ... DGPS calculation unit, 131 ... CPU , 132, memory, 151, gyro, 152, odometer, 161, periphery monitoring unit, 162, feature observation unit, 163, correction calculation unit.
Claims (12)
道路に属する各車線の幅方向の中心地点を表す位置データの系列である経路データが含まれた地図データと前記位置計測部での計測結果の系列である軌跡データとの比較により前記位置計測部での計測誤差を推定するように構成された誤差推定部(13,13a)と、
前記位置計測部での計測結果を、前記誤差推定部にて推定された前記計測誤差を用いて補正するように構成された位置補正部(14)と、
を備え、
前記誤差推定部は、
前記位置計測部にて、予め設定された比較期間の間に計測された前記軌跡データから算出した近似直線である近似軌跡と、前記地図データのうち前記比較期間に対応する前記経路データから算出した近似直線である近似経路との間の予め設定された誤差方向に沿った距離を、前記計測誤差として算出するように構成されたラインフィッティング部(13:S150、13a:S470)と、
前記位置計測部での最新の計測結果が示す地点と前記誤差方向に位置する前記地図データ上の地点との距離を、前記計測誤差として算出するように構成されたカーブフィッティング部(13:S160、13a:S480)と、
前記自車が走行中の道路の形状を判断する情報を取得し、前記道路が直線形状である場合は前記ラインフィッティング部を用い、前記道路が非直線形状である場合は前記カーブフィッティング部を用いて、前記計測誤差の算出を行わせるように構成された切替部(13:S110〜S140、13a:S430〜S460)と、
を備える、位置推定装置。 A position measurement unit (11) configured to measure the position of the host vehicle, which is a vehicle equipped with the device, using information obtained from the satellite positioning system;
The position measuring unit is obtained by comparing map data including route data that is a series of position data representing a center point in the width direction of each lane belonging to a road with trajectory data that is a series of measurement results in the position measuring unit. An error estimator (13, 13a) configured to estimate a measurement error at
A position correction unit (14) configured to correct the measurement result of the position measurement unit using the measurement error estimated by the error estimation unit;
With
The error estimator is
Calculated from the approximate trajectory that is an approximate straight line calculated from the trajectory data measured during a preset comparison period and the route data corresponding to the comparison period among the map data in the position measurement unit. A line fitting unit (13: S150, 13a: S470) configured to calculate a distance along a preset error direction between the approximate path which is an approximate line and the measurement error;
A curve fitting unit configured to calculate a distance between a point indicated by the latest measurement result in the position measurement unit and a point on the map data located in the error direction as the measurement error (13: S160, 13a: S480)
Obtain information for determining the shape of the road on which the host vehicle is traveling, and use the line fitting unit when the road has a straight shape, and use the curve fitting unit when the road has a non-linear shape. A switching unit (13: S110 to S140, 13a: S430 to S460) configured to calculate the measurement error;
A position estimation device comprising:
前記誤差推定部は、前記近似軌跡に対して直交する方向を、前記誤差方向とするように構成された、
位置推定装置。 The position estimation apparatus according to claim 1,
The error estimation unit is configured to set a direction orthogonal to the approximate locus as the error direction.
Position estimation device.
前記誤差推定部は、前記近似直線の算出時に用いる座標系におけるY軸方向を、前記誤差方向とするように構成された、
位置推定装置。 The position estimation apparatus according to claim 1,
The error estimation unit is configured to set a Y-axis direction in a coordinate system used when calculating the approximate straight line as the error direction.
Position estimation device.
前記補正部は、前記位置計測部での計測結果を、前記誤差推定部にて推定された前記計測誤差だけ前記誤差方向にシフトさせるように構成された、
位置推定装置。 The position estimation device according to any one of claims 1 to 3, wherein
The correction unit is configured to shift the measurement result in the position measurement unit in the error direction by the measurement error estimated by the error estimation unit.
Position estimation device.
前記位置計測部は、ディファレンシャル測位を用いるように構成された、
位置推定装置。 The position estimation device according to any one of claims 1 to 4, wherein:
The position measuring unit is configured to use differential positioning;
Position estimation device.
前記誤差推定部は、前記比較期間の長さを、前記自車の速度、加速度、ヨー角、およびヨーレートのうち少なくとも一つに応じて設定するように構成された期間設定部(13a:S410〜S420)を更に備える、
位置推定装置。 The position estimation device according to any one of claims 1 to 5, wherein:
The error estimation unit is configured to set the length of the comparison period according to at least one of the speed, acceleration, yaw angle, and yaw rate of the host vehicle (13a: S410). S420)
Position estimation device.
前記誤差推定部は、前記比較期間に対応づけられた前記経路データにより示される経路形状の曲率が、直線経路とみなすことができる許容範囲内の値となるように、前記比較期間を設定するように構成された期間設定部(13:S610〜S670)を更に備える、
位置推定装置。 The position estimation device according to any one of claims 1 to 5, wherein:
The error estimation unit sets the comparison period so that the curvature of the path shape indicated by the path data associated with the comparison period is a value within an allowable range that can be regarded as a straight path. A period setting unit (13: S610 to S670) configured in
Position estimation device.
光学センサを用いて検出される地物と前記自車との位置関係を利用して前記自車の位置を求めるように構成された地物補正部(16)と、
前記自車の走行環境を表す環境情報を取得する環境取得部(17)と、
前記環境取得部にて取得された前記環境情報に従って、前記位置補正部と前記地物補正部とのうちいずれかの出力を選択するように構成された選択部(18)と、
を更に備える、
位置推定装置。 The position estimation device according to any one of claims 1 to 7,
A feature correction unit (16) configured to obtain the position of the vehicle using a positional relationship between the feature detected using an optical sensor and the vehicle;
An environment acquisition unit (17) for acquiring environment information representing the traveling environment of the host vehicle;
A selection unit (18) configured to select an output from the position correction unit and the feature correction unit according to the environment information acquired by the environment acquisition unit;
Further comprising
Position estimation device.
前記環境取得部は、前記環境情報として、前記光学センサが前記地物を検出する能力に影響を与える情報を少なくとも取得し、
前記選択部は、前記環境情報に基づき、前記光学センサの検出能力が、予め設定された許容値以内に維持される環境であるか否かを判断し、肯定判断した場合は前記地物補正部を選択し、否定判断した場合は前記位置補正部を選択するように構成された(18:S520)、
位置推定装置。 The position estimation device according to claim 8, wherein
The environment acquisition unit acquires at least information that affects the ability of the optical sensor to detect the feature as the environment information,
The selection unit determines whether or not the detection capability of the optical sensor is maintained within a preset allowable value based on the environment information. If the determination is positive, the feature correction unit And when the determination is negative, the position correction unit is selected (18: S520).
Position estimation device.
前記環境取得部は、前記環境情報として、前記地物の出現頻度に影響を与える情報を少なくとも取得し、
前記選択部は、前記環境情報に基づき、前記地物の出現頻度が予め設定された許容値以内に維持される環境であるか否かを判断し、肯定判断した場合は前記地物補正部を選択し、否定判断した場合は前記位置補正部を選択するように構成された(18:S540)、
位置推定装置。 The position estimation device according to claim 8 or 9, wherein
The environment acquisition unit acquires at least information that affects the appearance frequency of the feature as the environment information,
The selection unit determines whether the appearance frequency of the feature is maintained within a preset allowable value based on the environment information, and if the determination is affirmative, the feature correction unit is When the selection is made and a negative determination is made, the position correction unit is selected (18: S540).
Position estimation device.
前記環境取得部は、前記計測部による計測結果の精度に影響を与える情報を少なくとも取得し、
前記選択部は、前記環境情報に基づき、前記位置計測部による計測結果の精度が、予め設定された許容値以内に維持される環境であるか否かを判断し、肯定判断した場合は前記位置補正部を選択し、否定判断した場合は前記地物補正部を選択するように構成された(18;S530)、
位置推定装置。 The position estimation device according to any one of claims 8 to 10,
The environment acquisition unit acquires at least information that affects the accuracy of the measurement result by the measurement unit,
The selection unit determines whether or not the accuracy of the measurement result by the position measurement unit is maintained within a preset allowable value based on the environment information. When the correction unit is selected and a negative determination is made, the feature correction unit is selected (18; S530).
Position estimation device.
前記位置推定装置が出力する自車位置を用いて、自動運転を実現するために行われる車両各部に対する一つ以上の制御を実行する運転制御装置(20)と、
を備える自動運転システム。 The position estimation device (10, 10a to 10c) according to any one of claims 1 to 11,
An operation control device (20) that executes one or more controls for each part of the vehicle performed to realize automatic driving using the vehicle position output by the position estimation device;
An automatic driving system comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017161280A JP2019039767A (en) | 2017-08-24 | 2017-08-24 | Position estimating device and automatic driving system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017161280A JP2019039767A (en) | 2017-08-24 | 2017-08-24 | Position estimating device and automatic driving system |
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022164841A (en) * | 2020-12-28 | 2022-10-27 | 株式会社ブロードリーフ | Vehicle, vehicle control method and vehicle control program |
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2017
- 2017-08-24 JP JP2017161280A patent/JP2019039767A/en active Pending
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