自車位置補正システム及びプログラム
【課題】低摩擦係数の道路等を走行する場合、車両の不安定な挙動か発生しても自車位置検出精度の向上を図る。
【解決手段】自車の移動距離を検出する距離センサ（２）と、自車の向きを検出する方位センサ（３）と、ＧＰＳ信号を受信して自車の位置を検出するＧＰＳセンサ（４）と、自車位置精度に影響を及ぼす状況の検知機構（５）と、距離センサ、方位センサ、ＧＰＳセンサの検出出力により算出された自車位置の補正を行う位置補正手段（１ａ）と、前記検知機構の検知結果に基づいて位置補正手段を制御する制御手段（１ｂ）とを備え、前記制御手段は、前記検知機構により自車位置精度に影響を及ぼす状況を検知したとき、該状況を検知しないときよりも一定区間距離センサと方位センサの検出出力の重み付けを小さくして自車位置補正を行うように位置補正手段を制御する。
【解決手段】自車の移動距離を検出する距離センサ（２）と、自車の向きを検出する方位センサ（３）と、ＧＰＳ信号を受信して自車の位置を検出するＧＰＳセンサ（４）と、自車位置精度に影響を及ぼす状況の検知機構（５）と、距離センサ、方位センサ、ＧＰＳセンサの検出出力により算出された自車位置の補正を行う位置補正手段（１ａ）と、前記検知機構の検知結果に基づいて位置補正手段を制御する制御手段（１ｂ）とを備え、前記制御手段は、前記検知機構により自車位置精度に影響を及ぼす状況を検知したとき、該状況を検知しないときよりも一定区間距離センサと方位センサの検出出力の重み付けを小さくして自車位置補正を行うように位置補正手段を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は低摩擦係数の路面を走行する場合における自車位置補正システム及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用ナビゲーション装置において、GPS(Groval Positioning System)センサ、車輪の回転速度を検出する車速センサと加速度センサからなる距離センサ、ジャイロ等の方位センサを用いて相対移動距離、相対移動方向を出発点から累積することで、車両の現在位置を算出する技術が知られている。しかし、雪道、凍結路、未舗装道路等の低摩擦係数の路面上を走行する場合、車輪のスリップや空転が発生して位置検出誤差が発生する。そこで、車輪の回転数をカウントし、カウント値に距離補正係数を乗ずることで移動距離を算出して車両の現在位置を求める場合に、車輪の回転数から求めた今回の単位時間当たりの移動距離（速度）と、前回の単位時間当たりの移動距離（速度）とから移動距離の差（加速度）を算出し、加速度が許容限界値内にある場合は車輪がスリップ若しくは空転することなく走行し、加速度が許容限界値から外れたときは車輪がスリップ若しくは空転したと判断し、前回の単位時間当たりの移動距離に許容限界値を加算した値を今回の移動距離とみなして移動距離を算出するものが提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平８−６１９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１の方法は、加速度が許容限界値から外れたときにタイヤがスリップ若しくは空転したと判断して許容限界値を用いて速度を算出しているため、例えば、四輪車などの場合に、どの車輪がスリップしたかによっても車両の挙動は一律でない不安定となるため、単に許容限界値を用いて速度を算出しても自車位置の検出精度の向上には限界がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は上記課題を解決しようとするものであり、低摩擦係数の路面上を走行し、車両が不安定な挙動をしても精度よく位置補正ができるようにすることを目的とする。
本発明は、自車の移動距離を検出する距離センサと、自車の向きを検出する方位センサと、ＧＰＳ信号を受信して自車の位置を検出するＧＰＳセンサと、自車位置精度に影響を及ぼす状況の検知機構と、距離センサ、方位センサ、ＧＰＳセンサの検出出力により算出された自車位置の補正を行う位置補正手段と、前記検知機構の検知結果に基づいて位置補正手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記検知機構により自車位置精度に影響を及ぼす状況を検知したとき、該状況を検知しないときよりも一定区間距離センサと方位センサの検出出力の重み付けを小さくして自車位置補正を行うように位置補正手段を制御することを特徴とする。
また、本発明は、自車位置精度に影響を及ぼす状況を検知するステップ、自車位置精度に影響を及ぼす状況を検知したとき、該状況を検知しないときよりも一定区間距離センサと方位センサの検出出力の重み付けを小さくして自車位置補正を行うステップをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は、低摩擦係数の道路等を走行し、車両が不安定な挙動をしても精度よく位置補正をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本実施形態の自車位置補正システムの例を示すブロック図である。
システム全体を制御するコンピュータからなる制御装置１は、平常な状態では距離センサ２、方位センサ３、ＧＰＳセンサ４の検出出力に基づいて自車の位置を計算し、後述する車両の挙動や降雪などの情報を取得したとき、一定区間、平常な状態よりも距離センサ２、方位センサ３の検出出力の重み付けを小さくして自車の位置を計算し、前回求めた位置を補正する位置補正手段１ａ、位置補正手段１ａによる位置補正処理を制御する制御手段１ｂを備えている。
【０００７】
状況検知機構５は、距離センサ、方位センサ、ＧＰＳセンサによる自車位置の検出精度に対して、以下のような悪影響を及ぼす状況が発生したか否かを検知する機構である。
（イ）車輪速度センサ、舵角センサ、横加速度センサ等から旋回時における横滑りを検知して内側や外側の前輪或いは後輪にブレーキをかけて横滑りを防止する機構、車輪の回転をモニタし、他の車輪が回転しているのに特定の車輪だけ回転していないことを検出するとブレーキがロックしたものと判断して油圧を下げてブレーキを解除するアンチロックブレーキシステム等の車両安定装置の作動
（ロ）車両速度と各タイヤの回転速度から把握される主に発進・加速度時のタイヤの空転、即ちホイールスピンを検知し、空転を起こしている駆動輪に伝達される駆動力を調節して空転状態を解消するトラクションコントロール等が作動
（ハ）通常は二輪駆動で走行し、駆動輪が空転すると残りの二輪にも駆動力を伝達するスタンバイ４ＷＤ方式における４輪駆動への移行
（ニ）温度センサや配信される交通情報を取得する通信装置により、路面が凍結するおそれがある自車位置周辺の外気温度の状況や降雪の天候情報等を取得
制御装置１は、車輪が路面をグリップしてスリップせずに走行していることを前提に、車速センサや加速度センサからなる距離センサ２、ジャイロ等からなる方位センサ３、ＧＰＳセンサ４により、所定タイミング毎に現在位置を算出して前回算出した位置の補正を行っている。しかし、状況検知機構５により上記（イ）〜（ニ）のような状況が検知された場合には、車輪のスリップ等が発生して距離センサ２からは正確な検知出力を得ることができない。そこで、状況検知機構５により（イ）〜（ニ）を検知したときは、位置補正手段１ａは、（イ）〜（ニ）を検知しないときよりも一定区間、距離センサ２、方位センサ３の検知出力の重み付けを小さくし、ＧＰＳセンサ４の検知出力の重み付けを大きくして現在位置を算出する。ＧＰＳセンサは複数の人工衛星からの電波を受信して三角測量の原理で現在位置を演算して出力するため、車輪のスリップとは関係なく、上記（イ）〜（ニ）の状況にかかわらず自車位置を求めることができるからである。なお、一定区間、距離センサ２、方位センサ３の検知出力は使わず、ＧＰＳセンサ４の検知出力のみにより現在位置を算出するようにしてもよい。
【０００８】
このような制御により、状況の変化にかかわらず高精度に現在位置を求めることができる制御装置１は、記憶装置６に記憶されている地図データ、道路データ、施設データ等の各種データを読み出して表示装置７に表示して案内する機能も有しており、上記したように算出した現在位置情報を利用し、マップマッチングを行って車両現在位置を地図上に表示するとともに、周辺施設などを表示して案内する。このとき、どのセンサの出力の重み付けを小さく、或いは大きくして位置補正しているかを表示装置に案内して運転手に知らせるようにしてもよい。
【０００９】
次に、図２、図３により低摩擦路面上を走行する場合の状況検知機構による検知と位置補正について説明する。
図２において、車両１０が道路２０を走行中、位置Ｐ１で上記（イ）〜（ニ）のいずれかの状況を検知したとすると、位置Ｐ１から一定区間Ｌの間、距離センサ、方位センサの検出出力の重み付けを小さくし、ＧＰＳセンサの検出出力の重み付けを大きくして位置補正する。位置Ｐ１から一定区間Ｌの間新たに上記（イ）〜（ニ）のいずれかの状況を検知しなければ、Ｐ１から一定区間Ｌ隔たった位置Ｐ２において現在位置の補正方法を元に戻して距離センサ、方位センサ、ＧＰＳセンサの検出出力により位置補正を行う。さらに走行して位置Ｐ３において新たに上記（イ）〜（ニ）のいずれかの状況を検知した場合には、位置Ｐ３から一定区間Ｌの間、距離センサ、方位センサの検出出力の重み付けを小さくし、ＧＰＳセンサの検出出力の重み付けを大きくして位置補正する。
【００１０】
図３において、車両位置Ｐ１で上記（イ）〜（ニ）のいずれかの状況を検知したとすると、車両位置Ｐ１から一定区間Ｌの間、距離センサ、方位センサの検出出力の重み付けを小さくし、ＧＰＳセンサの検出出力の重み付けを大きくして位置補正する。位置Ｐ１から一定区間Ｌの間、新たに上記（イ）〜（ニ）のいずれかの状況を検知しなければ、現在位置の補正方法を元に戻すが、図３の場合は一定区間内の位置Ｐ４において、新たに上記（イ）〜（ニ）のいずれかの状況を検知したので、位置Ｐ４から一定区間Ｌの間、距離センサ、方位センサの検出出力の重み付けを小さくし、ＧＰＳセンサの検出出力の重み付けを大きくして位置補正する。そして、一定区間内の位置Ｐ５において、また、上記（イ）〜（ニ）のいずれかの状況を検知したので、位置Ｐ５から一定区間Ｌの間、距離センサ、方位センサの検出出力の重み付けを小さくし、ＧＰＳセンサの検出出力の重み付けを大きくして位置補正する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態の自車位置補正システムの例を示すブロック図である。
【図２】状況検知機構による検知と位置補正について説明する図である。
【図３】状況検知機構による検知と位置補正について説明する図である。
【符号の説明】
【００１２】
１…制御装置、１ａ…位置補正手段、１ｂ…制御手段、２…距離センサ、３…方位センサ、４…ＧＰＳセンサ、５…状況検知機構、６…記憶装置、７…表示装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は低摩擦係数の路面を走行する場合における自車位置補正システム及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用ナビゲーション装置において、GPS(Groval Positioning System)センサ、車輪の回転速度を検出する車速センサと加速度センサからなる距離センサ、ジャイロ等の方位センサを用いて相対移動距離、相対移動方向を出発点から累積することで、車両の現在位置を算出する技術が知られている。しかし、雪道、凍結路、未舗装道路等の低摩擦係数の路面上を走行する場合、車輪のスリップや空転が発生して位置検出誤差が発生する。そこで、車輪の回転数をカウントし、カウント値に距離補正係数を乗ずることで移動距離を算出して車両の現在位置を求める場合に、車輪の回転数から求めた今回の単位時間当たりの移動距離（速度）と、前回の単位時間当たりの移動距離（速度）とから移動距離の差（加速度）を算出し、加速度が許容限界値内にある場合は車輪がスリップ若しくは空転することなく走行し、加速度が許容限界値から外れたときは車輪がスリップ若しくは空転したと判断し、前回の単位時間当たりの移動距離に許容限界値を加算した値を今回の移動距離とみなして移動距離を算出するものが提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平８−６１９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１の方法は、加速度が許容限界値から外れたときにタイヤがスリップ若しくは空転したと判断して許容限界値を用いて速度を算出しているため、例えば、四輪車などの場合に、どの車輪がスリップしたかによっても車両の挙動は一律でない不安定となるため、単に許容限界値を用いて速度を算出しても自車位置の検出精度の向上には限界がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は上記課題を解決しようとするものであり、低摩擦係数の路面上を走行し、車両が不安定な挙動をしても精度よく位置補正ができるようにすることを目的とする。
本発明は、自車の移動距離を検出する距離センサと、自車の向きを検出する方位センサと、ＧＰＳ信号を受信して自車の位置を検出するＧＰＳセンサと、自車位置精度に影響を及ぼす状況の検知機構と、距離センサ、方位センサ、ＧＰＳセンサの検出出力により算出された自車位置の補正を行う位置補正手段と、前記検知機構の検知結果に基づいて位置補正手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記検知機構により自車位置精度に影響を及ぼす状況を検知したとき、該状況を検知しないときよりも一定区間距離センサと方位センサの検出出力の重み付けを小さくして自車位置補正を行うように位置補正手段を制御することを特徴とする。
また、本発明は、自車位置精度に影響を及ぼす状況を検知するステップ、自車位置精度に影響を及ぼす状況を検知したとき、該状況を検知しないときよりも一定区間距離センサと方位センサの検出出力の重み付けを小さくして自車位置補正を行うステップをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は、低摩擦係数の道路等を走行し、車両が不安定な挙動をしても精度よく位置補正をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本実施形態の自車位置補正システムの例を示すブロック図である。
システム全体を制御するコンピュータからなる制御装置１は、平常な状態では距離センサ２、方位センサ３、ＧＰＳセンサ４の検出出力に基づいて自車の位置を計算し、後述する車両の挙動や降雪などの情報を取得したとき、一定区間、平常な状態よりも距離センサ２、方位センサ３の検出出力の重み付けを小さくして自車の位置を計算し、前回求めた位置を補正する位置補正手段１ａ、位置補正手段１ａによる位置補正処理を制御する制御手段１ｂを備えている。
【０００７】
状況検知機構５は、距離センサ、方位センサ、ＧＰＳセンサによる自車位置の検出精度に対して、以下のような悪影響を及ぼす状況が発生したか否かを検知する機構である。
（イ）車輪速度センサ、舵角センサ、横加速度センサ等から旋回時における横滑りを検知して内側や外側の前輪或いは後輪にブレーキをかけて横滑りを防止する機構、車輪の回転をモニタし、他の車輪が回転しているのに特定の車輪だけ回転していないことを検出するとブレーキがロックしたものと判断して油圧を下げてブレーキを解除するアンチロックブレーキシステム等の車両安定装置の作動
（ロ）車両速度と各タイヤの回転速度から把握される主に発進・加速度時のタイヤの空転、即ちホイールスピンを検知し、空転を起こしている駆動輪に伝達される駆動力を調節して空転状態を解消するトラクションコントロール等が作動
（ハ）通常は二輪駆動で走行し、駆動輪が空転すると残りの二輪にも駆動力を伝達するスタンバイ４ＷＤ方式における４輪駆動への移行
（ニ）温度センサや配信される交通情報を取得する通信装置により、路面が凍結するおそれがある自車位置周辺の外気温度の状況や降雪の天候情報等を取得
制御装置１は、車輪が路面をグリップしてスリップせずに走行していることを前提に、車速センサや加速度センサからなる距離センサ２、ジャイロ等からなる方位センサ３、ＧＰＳセンサ４により、所定タイミング毎に現在位置を算出して前回算出した位置の補正を行っている。しかし、状況検知機構５により上記（イ）〜（ニ）のような状況が検知された場合には、車輪のスリップ等が発生して距離センサ２からは正確な検知出力を得ることができない。そこで、状況検知機構５により（イ）〜（ニ）を検知したときは、位置補正手段１ａは、（イ）〜（ニ）を検知しないときよりも一定区間、距離センサ２、方位センサ３の検知出力の重み付けを小さくし、ＧＰＳセンサ４の検知出力の重み付けを大きくして現在位置を算出する。ＧＰＳセンサは複数の人工衛星からの電波を受信して三角測量の原理で現在位置を演算して出力するため、車輪のスリップとは関係なく、上記（イ）〜（ニ）の状況にかかわらず自車位置を求めることができるからである。なお、一定区間、距離センサ２、方位センサ３の検知出力は使わず、ＧＰＳセンサ４の検知出力のみにより現在位置を算出するようにしてもよい。
【０００８】
このような制御により、状況の変化にかかわらず高精度に現在位置を求めることができる制御装置１は、記憶装置６に記憶されている地図データ、道路データ、施設データ等の各種データを読み出して表示装置７に表示して案内する機能も有しており、上記したように算出した現在位置情報を利用し、マップマッチングを行って車両現在位置を地図上に表示するとともに、周辺施設などを表示して案内する。このとき、どのセンサの出力の重み付けを小さく、或いは大きくして位置補正しているかを表示装置に案内して運転手に知らせるようにしてもよい。
【０００９】
次に、図２、図３により低摩擦路面上を走行する場合の状況検知機構による検知と位置補正について説明する。
図２において、車両１０が道路２０を走行中、位置Ｐ１で上記（イ）〜（ニ）のいずれかの状況を検知したとすると、位置Ｐ１から一定区間Ｌの間、距離センサ、方位センサの検出出力の重み付けを小さくし、ＧＰＳセンサの検出出力の重み付けを大きくして位置補正する。位置Ｐ１から一定区間Ｌの間新たに上記（イ）〜（ニ）のいずれかの状況を検知しなければ、Ｐ１から一定区間Ｌ隔たった位置Ｐ２において現在位置の補正方法を元に戻して距離センサ、方位センサ、ＧＰＳセンサの検出出力により位置補正を行う。さらに走行して位置Ｐ３において新たに上記（イ）〜（ニ）のいずれかの状況を検知した場合には、位置Ｐ３から一定区間Ｌの間、距離センサ、方位センサの検出出力の重み付けを小さくし、ＧＰＳセンサの検出出力の重み付けを大きくして位置補正する。
【００１０】
図３において、車両位置Ｐ１で上記（イ）〜（ニ）のいずれかの状況を検知したとすると、車両位置Ｐ１から一定区間Ｌの間、距離センサ、方位センサの検出出力の重み付けを小さくし、ＧＰＳセンサの検出出力の重み付けを大きくして位置補正する。位置Ｐ１から一定区間Ｌの間、新たに上記（イ）〜（ニ）のいずれかの状況を検知しなければ、現在位置の補正方法を元に戻すが、図３の場合は一定区間内の位置Ｐ４において、新たに上記（イ）〜（ニ）のいずれかの状況を検知したので、位置Ｐ４から一定区間Ｌの間、距離センサ、方位センサの検出出力の重み付けを小さくし、ＧＰＳセンサの検出出力の重み付けを大きくして位置補正する。そして、一定区間内の位置Ｐ５において、また、上記（イ）〜（ニ）のいずれかの状況を検知したので、位置Ｐ５から一定区間Ｌの間、距離センサ、方位センサの検出出力の重み付けを小さくし、ＧＰＳセンサの検出出力の重み付けを大きくして位置補正する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態の自車位置補正システムの例を示すブロック図である。
【図２】状況検知機構による検知と位置補正について説明する図である。
【図３】状況検知機構による検知と位置補正について説明する図である。
【符号の説明】
【００１２】
１…制御装置、１ａ…位置補正手段、１ｂ…制御手段、２…距離センサ、３…方位センサ、４…ＧＰＳセンサ、５…状況検知機構、６…記憶装置、７…表示装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車の移動距離を検出する距離センサと、
自車の向きを検出する方位センサと、
ＧＰＳ信号を受信して自車の位置を検出するＧＰＳセンサと、
自車位置精度に影響を及ぼす状況の検知機構と、
距離センサ、方位センサ、ＧＰＳセンサの検出出力により算出された自車位置の補正を行う位置補正手段と、
前記検知機構の検知結果に基づいて位置補正手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記検知機構により自車位置精度に影響を及ぼす状況を検知したとき、該状況を検知しないときよりも一定区間距離センサと方位センサの検出出力の重み付けを小さくして自車位置補正を行うように位置補正手段を制御することを特徴とする自車位置補正システム。
【請求項２】
前記検知機構による自車位置精度に影響を及ぼす状況の検知は、車両安定装置作動の検知、ホイールスピンの検知、スタンバイ式４ＷＤ車における４輪駆動検知、低外気温や降雪等の天候情報の取得であることを特徴とする請求項１記載の自車位置補正システム。
【請求項３】
前記一定区間内において自車位置精度に影響を及ぼす状況を検知したとき、前記制御手段は、当該検知位置から一定区間距離センサと方位センサの検出出力の重み付けを小さくして自車位置補正を行うように位置補正手段を制御することを特徴とする請求項１記載の自車位置補正システム。
【請求項４】
自車位置精度に影響を及ぼす状況を検知するステップ、
自車位置精度に影響を及ぼす状況を検知したとき、該状況を検知しないときよりも一定区間距離センサと方位センサの検出出力の重み付けを小さくして自車位置補正を行うステップ、
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１】
自車の移動距離を検出する距離センサと、
自車の向きを検出する方位センサと、
ＧＰＳ信号を受信して自車の位置を検出するＧＰＳセンサと、
自車位置精度に影響を及ぼす状況の検知機構と、
距離センサ、方位センサ、ＧＰＳセンサの検出出力により算出された自車位置の補正を行う位置補正手段と、
前記検知機構の検知結果に基づいて位置補正手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記検知機構により自車位置精度に影響を及ぼす状況を検知したとき、該状況を検知しないときよりも一定区間距離センサと方位センサの検出出力の重み付けを小さくして自車位置補正を行うように位置補正手段を制御することを特徴とする自車位置補正システム。
【請求項２】
前記検知機構による自車位置精度に影響を及ぼす状況の検知は、車両安定装置作動の検知、ホイールスピンの検知、スタンバイ式４ＷＤ車における４輪駆動検知、低外気温や降雪等の天候情報の取得であることを特徴とする請求項１記載の自車位置補正システム。
【請求項３】
前記一定区間内において自車位置精度に影響を及ぼす状況を検知したとき、前記制御手段は、当該検知位置から一定区間距離センサと方位センサの検出出力の重み付けを小さくして自車位置補正を行うように位置補正手段を制御することを特徴とする請求項１記載の自車位置補正システム。
【請求項４】
自車位置精度に影響を及ぼす状況を検知するステップ、
自車位置精度に影響を及ぼす状況を検知したとき、該状況を検知しないときよりも一定区間距離センサと方位センサの検出出力の重み付けを小さくして自車位置補正を行うステップ、
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−８０９５（Ｐ２０１０−８０９５Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６４７４４（Ｐ２００８−１６４７４４）
【出願日】平成２０年６月２４日（２００８．６．２４）
【出願人】（０００１００７６８）アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 (3,717)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２４日（２００８．６．２４）
【出願人】（０００１００７６８）アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 (3,717)
【Ｆターム（参考）】
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