專利名稱：移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及安裝在移動(dòng)對(duì)象上的移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備以及評(píng)估方 法。具體地說，本發(fā)明涉及以高精度、不受路面輪廓和周圍環(huán)境影響地對(duì) 移動(dòng)對(duì)象的位置進(jìn)行評(píng)估的移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備。
背景技術(shù)：
日本專利申請(qǐng)公開9-189564 (JP-9-189564A)描述了一種傳統(tǒng)的移動(dòng) 對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備。該移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備例如安裝在車輛上并對(duì)移動(dòng) 對(duì)象的位置進(jìn)行評(píng)估。這種設(shè)備通常包括在導(dǎo)航系統(tǒng)中。
通常，用全球定位系統(tǒng)(GPS)來檢測(cè)和評(píng)估移動(dòng)對(duì)象的位置以獲得 該移動(dòng)對(duì)象的絕對(duì)坐標(biāo)。
為了適應(yīng)來自GPS衛(wèi)星的無線電信號(hào)接收條件很差的情況，設(shè)置了一 組慣性導(dǎo)航傳感器(例如加速度傳感器和偏航率傳感器)，以便能夠根據(jù) 這組慣性導(dǎo)航傳感器的輸出來評(píng)估移動(dòng)對(duì)象的位置。
在大多數(shù)傳統(tǒng)GPS中，測(cè)量精度比實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)GPS (RTK-GPS)的精 度要差，可能產(chǎn)生大約幾十米的誤差。慣性導(dǎo)航傳感器裝置的精度特征是 隨著隨時(shí)間的所謂漂移而惡化。
在這樣的情況下，如果在與移動(dòng)對(duì)象事先儲(chǔ)存的地圖信息進(jìn)行對(duì)比檢 查時(shí)，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)航系統(tǒng)中檢測(cè)和評(píng)估到的移動(dòng)對(duì)象位置偏離了道路，則執(zhí)行 所謂的地圖匹配處理(下文中稱為"地圖匹配")來校正移動(dòng)對(duì)象的位 置，以在向用戶指示位置之前將移動(dòng)對(duì)象引到道路上的某個(gè)位置。
在JP9-189564A中，描述了這樣的設(shè)備在因接收GPS信號(hào)失敗而利 用慣性導(dǎo)航傳感器來計(jì)算移動(dòng)對(duì)象的位置和速度時(shí)，該設(shè)備根據(jù)地圖信息 來對(duì)慣性導(dǎo)航傳感器裝置誤差以及輸出誤差進(jìn)行校正。
但是，JP9-189564A中描述的利用地圖信息進(jìn)行的地圖匹配和校正處理都假定地圖信息是精確的，進(jìn)行處理使所檢測(cè)和評(píng)估到的移動(dòng)對(duì)象位置 精度與地圖信息精度一致。因此，校正之后的移動(dòng)對(duì)象位置精度不超過地 圖信息的精度。
地圖信息通常由多個(gè)節(jié)點(diǎn)以及連接在這些節(jié)點(diǎn)之間的直線連線 (link)所形成。地圖匹配處理對(duì)所檢測(cè)和評(píng)估到的移動(dòng)對(duì)象位置進(jìn)行校 正，以在移動(dòng)對(duì)象位置結(jié)果不位于連線上時(shí)使之與連線上的某個(gè)位置一 致。
但是，由于用來儲(chǔ)存地圖信息的存儲(chǔ)介質(zhì)容量是有限的，不能以地圖 信息的形式儲(chǔ)存應(yīng)當(dāng)設(shè)置節(jié)點(diǎn)的位置處全部的道路輪廓彎曲點(diǎn)，所以會(huì) "跳過" 一些節(jié)點(diǎn)。因此，由地圖信息中包括的節(jié)點(diǎn)和連線所描述的道路 輪廓不一定完整地表示了實(shí)際的道路輪廓。
在JP9-189564A描述的地圖匹配和校正處理中，使用地圖信息(節(jié)點(diǎn) 和連線信息)的精度不一定與作為基準(zhǔn)的校正信息一樣好，所以即使在校 正之后，移動(dòng)對(duì)象位置也可能還有較大誤差。可能由地圖匹配和其他插值 處理等給所檢測(cè)和評(píng)估的移動(dòng)對(duì)象位置引入附加的錯(cuò)誤。
圖1A和圖1B示出了一種示例。如圖1A所示，節(jié)點(diǎn)^和節(jié)點(diǎn)N3被 設(shè)定在與實(shí)際道路輪廓R對(duì)應(yīng)的地圖信息中。例如，由于儲(chǔ)存介質(zhì)的容量 限制，即使由虛線所示的節(jié)點(diǎn)N2處于道路中的彎曲位置處，地圖信息中 也不包括節(jié)點(diǎn)N2。在此情況下，由虛線所示的連線！^和L2也類似地不包 括在地圖信息中，所得的地圖信息反映的節(jié)點(diǎn)^和N3就像由連線L3連接 一樣。這樣，根據(jù)這種地圖信息，所感知和顯示的道路輪廓與沿著連線L3 延伸一樣。
如果用這樣的地圖信息作為基準(zhǔn)來執(zhí)行地圖匹配，則即使由GPS或慣 性導(dǎo)航傳感器裝置檢測(cè)和評(píng)估到的移動(dòng)對(duì)象位置是道路上的實(shí)際位置P！或 P2，如圖IB所示，地圖匹配也會(huì)造成將移動(dòng)對(duì)象位置錯(cuò)誤地校正至連線 L3上的位置V。
已經(jīng)提出了各種方法來改善地圖匹配的精度。但是，在如上所述用自 身的特征對(duì)象來將所檢測(cè)和評(píng)估到的移動(dòng)對(duì)象位置校正到所用的地圖信息 中包括的連線上的點(diǎn)這樣的地圖匹配中，無論使用的具體方法細(xì)節(jié)如何，尋找位置的精度都被內(nèi)在地限制在漸近線形式的地圖信息的精度。
即使對(duì)檢測(cè)和評(píng)估到的移動(dòng)對(duì)象位置進(jìn)行校正，使導(dǎo)航系統(tǒng)中的顯示 問題有明顯的解決方案，但如果移動(dòng)對(duì)象位置精度較差，也還有各種問 題。
例如，在用于駕駛支持的所謂導(dǎo)航坐標(biāo)系統(tǒng)中(例如，在十字路口處 通過警告或制動(dòng)干預(yù)來進(jìn)行的停止輔助控制中)，車輛上安裝有高精度 GPS設(shè)備，并以不超過幾厘米的誤差來執(zhí)行高精度位置檢測(cè)。在這樣的系 統(tǒng)中，所檢測(cè)到的車輛位置被用在各種控制應(yīng)用中，即使GPS信號(hào)的接收 條件不差，也必須持續(xù)檢測(cè)車輛位置以使車輛控制繼續(xù)。在這樣的情況
下，如JP9-189564A中所述，在用地圖信息對(duì)慣性導(dǎo)航傳感器及其輸出進(jìn) 行校正的方法中，所檢測(cè)和評(píng)估到的位置精度變差可能嚴(yán)重到難以根據(jù)車 輛位置對(duì)車輛進(jìn)行持續(xù)控制的程度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于從根本上不同于地圖匹配的概念，并提供了一種移動(dòng)對(duì)象 位置評(píng)估設(shè)備，該設(shè)備以高精度對(duì)移動(dòng)對(duì)象的位置進(jìn)行評(píng)估，而不受道路 輪廓和周圍環(huán)境的影響，所述地圖匹配僅僅將檢測(cè)和評(píng)估到的移動(dòng)對(duì)象的 位置調(diào)節(jié)到地圖信息的精度。
本發(fā)明的第一方面涉及一種移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備，它安裝在移動(dòng)對(duì) 象上并評(píng)估該移動(dòng)對(duì)象的位置。這種移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備具有第一評(píng)估 裝置、儲(chǔ)存裝置、第二評(píng)估裝置和合成裝置，所述第一評(píng)估裝置用于根據(jù) 來自慣性導(dǎo)航傳感器裝置(加速度傳感器和偏航率傳感器等)的輸出來評(píng) 估移動(dòng)對(duì)象位置，所述慣性導(dǎo)航傳感器裝置安裝在移動(dòng)對(duì)象上；所述儲(chǔ)存 裝置用于儲(chǔ)存地圖信息，所述地圖信息至少包括節(jié)點(diǎn)信息；所述第二評(píng)估 裝置用于根據(jù)移動(dòng)對(duì)象的預(yù)計(jì)行駛路徑來評(píng)估移動(dòng)對(duì)象的位置，所述預(yù)計(jì) 行駛路徑是從節(jié)點(diǎn)信息預(yù)計(jì)的；所述合成裝置用于通過對(duì)由第一評(píng)估裝置 評(píng)估的移動(dòng)對(duì)象位置和由第二評(píng)估裝置評(píng)估的移動(dòng)對(duì)象位置進(jìn)行合成，來 確定最終評(píng)估的移動(dòng)對(duì)象位置。
每次由上述合成處理裝置確定移動(dòng)對(duì)象的最終評(píng)估位置時(shí)，第一評(píng)估裝置使用最新的最終評(píng)估位置作為新的起始位置，所述起始位置用于根據(jù) 來自慣性導(dǎo)航傳感器裝置的輸出來評(píng)估移動(dòng)對(duì)象位置。
這個(gè)方面基于下面的三個(gè)觀察結(jié)果。具體地說，(a)對(duì)于道路信息 中包括的節(jié)點(diǎn)信息和連線信息，盡管連線信息的精度由于節(jié)點(diǎn)"跳過"而 較差，但節(jié)點(diǎn)信息本身具有較好的精度；(b)對(duì)于來自慣性導(dǎo)航傳感器 裝置的輸出，(b-i)盡管誤差隨著時(shí)間流逝而積累，造成相對(duì)于實(shí)際值出 現(xiàn)較大偏移，但在從用作基準(zhǔn)的起始點(diǎn)起經(jīng)過的時(shí)間盡可能小時(shí)誤差較
小，以及(b-ii)可以在每個(gè)單獨(dú)的瞬時(shí)以較好的精度對(duì)移動(dòng)對(duì)象的瞬時(shí)行
駛方向進(jìn)行評(píng)估。
艮口，即使相鄰節(jié)點(diǎn)之間的道路實(shí)際輪廓不是像連線信息所表示的直 線，但合成裝置已經(jīng)評(píng)估了由來自慣性導(dǎo)航傳感器裝置的輸出所評(píng)估的行 駛方向的移動(dòng)對(duì)象位置的節(jié)點(diǎn)之間的實(shí)際道路輪廓，考慮由來自慣性導(dǎo)航 傳感器裝置的輸出評(píng)估的移動(dòng)對(duì)象位置來確定移動(dòng)對(duì)象的最終評(píng)估位置，
在這個(gè)方面，在評(píng)估移動(dòng)對(duì)象的位置時(shí)，消除了例如地圖匹配中對(duì)于 評(píng)估移動(dòng)對(duì)象位置的任何情況都將移動(dòng)對(duì)象的位置移動(dòng)到道路信息中包括 的某個(gè)連線上這樣的概念，而是針對(duì)由道路信息評(píng)估的移動(dòng)對(duì)象位置以及 由來自慣性導(dǎo)航傳感器裝置的輸出評(píng)估的移動(dòng)對(duì)象位置來作出整體上的判 定。因此，由于可以將兩種方法中具有較好精度的要素進(jìn)行組合，即由于 可以根據(jù)道路信息中包括的節(jié)點(diǎn)信息和根據(jù)來自慣性導(dǎo)航傳感器裝置的輸 出評(píng)估的移動(dòng)對(duì)象行駛方向?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估，所以可以用比地圖匹 配方法高得多的精度來評(píng)估移動(dòng)對(duì)象的位置。
由于用高精度GPS可以以非常小的誤差來檢測(cè)移動(dòng)對(duì)象的絕對(duì)位置， 所以在移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備還具有位置檢測(cè)裝置(例如高精度GPS)、 所述位置檢測(cè)裝置利用通信來檢測(cè)移動(dòng)對(duì)象的絕對(duì)坐標(biāo)的情況下，可以設(shè) 定為使得第一評(píng)估裝置、第二評(píng)估裝置和合成裝置只在位置檢測(cè)裝置不能 通信的時(shí)候(例如，在GPS信號(hào)接收條件較差時(shí))才工作。
在此情況下，第二評(píng)估裝置根據(jù)規(guī)定插值方法(例如回旋曲線插值或 樣條插值)將節(jié)點(diǎn)信息中位于移動(dòng)對(duì)象附近的節(jié)點(diǎn)相連，將評(píng)估的道路輪 廓認(rèn)為是直線或者曲線。'確定評(píng)估道路輪廓曲線與由位置檢測(cè)裝置檢測(cè)到的移動(dòng)對(duì)象位置之間沿道路寬度方向的偏移量，并將移動(dòng)了該偏移量的評(píng) 估道路輪廓線認(rèn)為預(yù)計(jì)行駛路徑。距離檢測(cè)裝置對(duì)評(píng)估了最終移動(dòng)對(duì)象位 置之后移動(dòng)對(duì)象移動(dòng)的距離進(jìn)行檢測(cè)，沿預(yù)計(jì)行駛路徑移動(dòng)了所檢測(cè)到的 移動(dòng)量的位置可以被評(píng)估為新的移動(dòng)對(duì)象位置?；蛘?，從第一評(píng)估裝置評(píng) 估的移動(dòng)對(duì)象位置向預(yù)計(jì)行駛路徑延伸的垂直線與預(yù)計(jì)行駛路徑的交點(diǎn)可 以被評(píng)估為移動(dòng)對(duì)象位置。
本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及一種用于對(duì)移動(dòng)對(duì)象位置進(jìn)行評(píng)估的方法。 該方法根據(jù)來自慣性導(dǎo)航傳感器裝置的輸出來評(píng)估移動(dòng)對(duì)象的位置，并根 據(jù)由節(jié)點(diǎn)信息預(yù)計(jì)的移動(dòng)對(duì)象預(yù)計(jì)行駛路徑來評(píng)估移動(dòng)對(duì)象的位置，所述 節(jié)點(diǎn)信息包括在儲(chǔ)存于儲(chǔ)存裝置中的地圖信息中。這種用于評(píng)估移動(dòng)對(duì)象 位置的方法通過對(duì)來自慣性導(dǎo)航傳感器裝置的輸出而評(píng)估的移動(dòng)對(duì)象位置 和根據(jù)預(yù)計(jì)行駛路徑而評(píng)估的移動(dòng)對(duì)象位置進(jìn)行合成來確定移動(dòng)對(duì)象的最 終評(píng)估位置。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備被設(shè)置來以高精度、 不受道路輪廓和周圍環(huán)境影響地評(píng)估移動(dòng)對(duì)象的位置。


根據(jù)下面參考附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行的說明，可以了解本發(fā)明前述的以及 其他的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中，相同的標(biāo)號(hào)用來表示相同的元件。 其中
圖1A和圖1B是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中地圖匹配的問題進(jìn)行說明的附圖； 圖2的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖示出了根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估 設(shè)備；
圖3的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備 所執(zhí)行的位置和方向評(píng)估處理的流程；
圖4的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備 所執(zhí)行的根據(jù)地圖信息進(jìn)行的位置和方向評(píng)估的流程；
圖5的附圖用于說明根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備 執(zhí)行的根據(jù)地圖信息進(jìn)行的位置和方向評(píng)估處理；圖6的附圖用于說明由根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè) 備所執(zhí)行的合成。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的實(shí)施例是參考附圖來進(jìn)行說明的。由于使用GPS以及根據(jù)位 置評(píng)估設(shè)備和來自慣性導(dǎo)航傳感器裝置的輸出來評(píng)估位置的基本概念、主 要硬件、基本控制方法等是已知的，所以將不在這里進(jìn)行詳細(xì)說明。
下面利用圖2至圖6對(duì)根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)
備進(jìn)行說明。在所述實(shí)施例中，移動(dòng)對(duì)象是車輛。
圖2的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖示出了根據(jù)所述實(shí)施例安裝在車輛上的移動(dòng)對(duì)象位 置評(píng)估設(shè)備200。
例如，移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備200具有高精度GPS設(shè)備201，該設(shè)備 201是RTK-GPS等，作為對(duì)車輛當(dāng)前位置的絕對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)的裝置。
移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備200還具有車輪速度傳感器202，作為對(duì)車輛 速度進(jìn)行檢測(cè)的裝置。
移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備200還具有慣性導(dǎo)航傳感器裝置203。本實(shí)施 例中的慣性導(dǎo)航傳感器裝置203例如可以包括偏航率傳感器和加速度傳感 器(前/后、左/右、上/下)。
移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備200還具有儲(chǔ)存單元204，地圖信息被預(yù)先裝 載在該單元中。本實(shí)施例中的儲(chǔ)存單元204可以是任何適當(dāng)類型的儲(chǔ)存介 質(zhì)。儲(chǔ)存在儲(chǔ)存單元204中的地圖信息可以例如通過通信而得到適當(dāng)?shù)母?新，以使該數(shù)據(jù)是當(dāng)前的數(shù)據(jù)。
移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備200還具有處理器205，處理器205對(duì)車輛的 位置和方向進(jìn)行高精度的計(jì)算和評(píng)估。處理器205例如包括微處理器。
在本實(shí)施例中，處理器205以高精度計(jì)算或評(píng)估車輛的位置和方向， 并例如將這樣的結(jié)果提供給使用當(dāng)前車輛位置信息的駕駛支持系統(tǒng)。車輛 對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備200本身可以是導(dǎo)航系統(tǒng)的一部分。
參考圖3的流程圖，下面將對(duì)移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備200中評(píng)估車輛 方向和位置的處理進(jìn)行說明。首先，高精度GPS設(shè)備201判定GPS數(shù)據(jù)是否足夠可靠(S301)。
這種確定基于例如下列因素所接收到的GPS信號(hào)的強(qiáng)度、以及可以從其
接收信號(hào)的GPS衛(wèi)星的數(shù)目。
例如，如果無線電信號(hào)環(huán)境良好，則GPS設(shè)備201判定為GPS數(shù)據(jù) 足夠可靠(S301為"否")。如果是這樣的情況，則處理器205能夠用由 高精度GPS 201檢測(cè)到的車輛當(dāng)前位置的絕對(duì)坐標(biāo)來檢測(cè)車輛的位置，也 能夠通過對(duì)這些絕對(duì)坐標(biāo)的時(shí)間改變進(jìn)行監(jiān)視來計(jì)算車輛的方向(運(yùn)動(dòng)方 向)。所檢測(cè)和計(jì)算出的車輛位置和方向如上所述被提供給駕駛支持系統(tǒng) 等(S306)。
但是，如果無線電信號(hào)環(huán)境較差，則GPS設(shè)備201判定為GPS數(shù)據(jù) 不夠可靠(S301為"是")，處理器205雖然不能使用GPS，但使用慣性 導(dǎo)航傳感器裝置203在隨后的步驟S303至S305以高精度評(píng)估車輛位置和 方向。
具體地說，處理器205通過對(duì)下列項(xiàng)進(jìn)行總體考慮來評(píng)估車輛的最終 位置和方向由儲(chǔ)存單元204中儲(chǔ)存的地圖信息評(píng)估的車輛位置和方向、 以及由慣性導(dǎo)航傳感器裝置203的輸出評(píng)估的車輛位置和方向。
處理器205首先基于儲(chǔ)存在儲(chǔ)存單元204中的地圖信息來評(píng)估車輛的 位置和方向(S303)。下面根據(jù)圖4的流程圖并參考圖5的流程圖來說明 步驟S303執(zhí)行的評(píng)估處理的細(xì)節(jié)。
在高精度GPS設(shè)備201判定GPS數(shù)據(jù)的可靠性是否降低時(shí)，處理器 205通過與儲(chǔ)存單元204中儲(chǔ)存的地圖信息進(jìn)行比較，來提取由GPS數(shù)據(jù) 最后獲取的車輛位置Xs附近的節(jié)點(diǎn)位置N和連線位置L (S401)。
然后，處理器205根據(jù)從GPS數(shù)據(jù)最后獲得的車輛位置Xs來判定車 輛位于哪個(gè)連線位置L，在連線L上，由GPS數(shù)據(jù)最后獲得的車輛位置 Xs之前和之后存在的規(guī)定數(shù)目的節(jié)點(diǎn)Nl至N3由光滑的近似曲線連接， 所述曲線是例如用回旋曲線(clothoid)插值或樣條插值獲得的，這種近似 曲線是道路輪廓曲線S (S402)。
接著，處理器205計(jì)算由GPS數(shù)據(jù)最后獲得的車輛位置Xs沿道路寬 度方向相對(duì)于由節(jié)點(diǎn)信息N近似所預(yù)計(jì)的道路輪廓曲線S的偏移量AX(S403)。偏移量AX是既可以取正值又可以取負(fù)值的參數(shù)。在道路寬度 方向上向左的方向或向右的方向被預(yù)先確定為偏移AX的正方向。
接著，處理器205通過將評(píng)估到的道路輪廓曲線S偏移(平行地平 移)該偏移量AX，來計(jì)算并獲得曲線P作為預(yù)計(jì)行駛路徑(S404)。
接著，處理器205根據(jù)從由GPS數(shù)據(jù)最后獲得車輛位置Xs起己經(jīng)經(jīng) 過的時(shí)間以及輪速傳感器202的輸出，來計(jì)算車輛從位置Xs行駛的距離 D，并在假定車輛已沿著預(yù)定行駛路徑P運(yùn)動(dòng)的情況下確定預(yù)定行駛路徑 P上的當(dāng)前位置Xp (S405)。
處理器205還評(píng)估位置Xp處預(yù)定行駛路徑P的傾斜情況作為車輛的 方向(偏航和俯仰)(S406)。
地圖信息的節(jié)點(diǎn)位置N和由GPS最后檢測(cè)到的車輛位置Xs被認(rèn)為具 有較好的精度，用它們作為基準(zhǔn)，在車輛沿估計(jì)道路輪廓曲線S行駛的情 況下對(duì)位置Xp和方向進(jìn)行評(píng)估，因?yàn)檫@樣保持了位置Xs相對(duì)于僅從節(jié)點(diǎn) 信息評(píng)估的道路輪廓曲線S的相對(duì)位置關(guān)系。
返回圖3，在以此方式根據(jù)地圖信息評(píng)估了車輛位置和方向的時(shí)候 (S303)，處理器隨后以與傳統(tǒng)方式相同的方式，根據(jù)來自慣性導(dǎo)航傳感 器裝置的輸出，評(píng)估車輛的位置和方向(S304)。
盡管這些描述和附圖針對(duì)的是首先根據(jù)地圖信息執(zhí)行評(píng)估處理、然后 根據(jù)來自慣性導(dǎo)航傳感器裝置的輸出進(jìn)行評(píng)估處理的情況，但這兩種處理 功能也可以以相反順序執(zhí)行或者同時(shí)并行地執(zhí)行。
在以此方式根據(jù)地圖信息對(duì)車輛的位置和方向進(jìn)行了評(píng)估并根據(jù)來自 慣性導(dǎo)航傳感器裝置的輸出對(duì)車輛的位置和方向進(jìn)行了評(píng)估之后，處理器 25接著通過例如用卡爾曼濾波或最大似然近似(maximum likelihood estimation)來執(zhí)行合成，以設(shè)定車輛的最終評(píng)估位置，使評(píng)估結(jié)果將這兩 種評(píng)估都反映出來(S305)。
下面參考圖6來說明合成處理。根據(jù)地圖信息的節(jié)點(diǎn)信息部分的位置 精度較好這樣的觀察結(jié)果，本實(shí)施例中的合成處理考慮了用節(jié)點(diǎn)信息作為 基準(zhǔn)評(píng)估到的車輛位置Xp，以改善最終評(píng)估到的車輛位置對(duì)節(jié)點(diǎn)的相對(duì) 位置關(guān)系精度。盡管誤差隨著從用作基準(zhǔn)的開始點(diǎn)起的時(shí)間流逝而積累，來自慣性導(dǎo) 航傳感器裝置的輸出的精度惡化，但對(duì)于每個(gè)瞬間所檢測(cè)到的車輛運(yùn)動(dòng)方 向具有較高精度。根據(jù)這種觀察結(jié)果，通過在評(píng)估車輛位置時(shí)將根據(jù)來自 慣性導(dǎo)航傳感器裝置的輸出而評(píng)估的車輛位置Xi考慮在內(nèi)，即使在地圖 信息中未設(shè)定節(jié)點(diǎn)的區(qū)域中，也反映了由車輛運(yùn)動(dòng)方向評(píng)估的實(shí)際道路輪 廓，從而提高了最終評(píng)估到的車輛位置相對(duì)于實(shí)際道路輪廓的位置精度。
在圖6中，GPS的可靠性在位置XS處下降。位置Xpt表示如上所述根
據(jù)節(jié)點(diǎn)信息以及從位置Xs行駛的距離Di所評(píng)估的車輛位置。位置Xn表 示只使用以Xs為起始點(diǎn)來自慣性導(dǎo)航傳感器裝置的輸出而不使用GPS所 評(píng)估的車輛位置。如上所述，由圖6中虛線所示的根據(jù)來自慣性導(dǎo)航傳感 器裝置的輸出進(jìn)行的評(píng)估隨著誤差積累而偏離了實(shí)際道路位置，該誤差隨 著離起始點(diǎn)Xs的距離增大而增大。
在本實(shí)施例中，執(zhí)行下述合成處理以確定最終評(píng)估車輛位置XF1，所 述合成處理使得評(píng)估位置XP1和評(píng)估位置Xn的較好精度都得到反映，其 中，評(píng)估位置XjM在相對(duì)于實(shí)際節(jié)點(diǎn)位置的相對(duì)位置方面具有較好精度， 評(píng)估位置Xn以較好的精度反映了道路輪廓(例如曲率)。
與上述位置評(píng)估類似，通過利用根據(jù)地圖信息所評(píng)估的方向以及根據(jù) 來自慣性導(dǎo)航傳感器裝置的輸出的方向進(jìn)行評(píng)估這二者的優(yōu)點(diǎn)，通過合成 處理來獲得車輛的最終評(píng)估方向。
返回圖3，在評(píng)估了最終車輛位置和方向時(shí)，處理器205可以將這些 結(jié)果提供給例如駕駛支持系統(tǒng)等(S306)。
重復(fù)步驟S303至S305直到GPS的可靠性恢復(fù)。再參考圖6，在確定
了最終評(píng)估車輛位置Xn之后，在確定下一個(gè)最終車輛位置Xp2時(shí)，用先 前確定的位置XF1作為根據(jù)來自慣性導(dǎo)航傳感器裝置的輸出進(jìn)行的評(píng)估中 新的起始點(diǎn)。即，在根據(jù)地圖信息對(duì)評(píng)估位置Xp2進(jìn)行的評(píng)估中使用與位 置Xm的距離D2。通過使用位置Xn作為根據(jù)來自慣性導(dǎo)航傳感器裝置的 輸出對(duì)評(píng)估位置X^進(jìn)行的評(píng)估中新的起始點(diǎn)，位置&2中包括的積累誤差 被保持在最小程度。
這樣，本實(shí)施例既考慮了根據(jù)節(jié)點(diǎn)信息而評(píng)估的車輛位置和方向，又考慮了根據(jù)來自慣性導(dǎo)航傳感器裝置的輸出而評(píng)估的車輛位置和方向，從 而相對(duì)于節(jié)點(diǎn)位置和道路輪廓都能夠以良好的精度確定車輛位置和方向。
盡管上述實(shí)施例中以偏航率傳感器和加速度傳感器的組合作為慣性導(dǎo) 航傳感器裝置，但是本發(fā)明不限于這個(gè)方面，而可以具有例如輪速傳感器 和轉(zhuǎn)向角傳感器的組合。
另外，盡管上述實(shí)施例描述了根據(jù)地圖信息估計(jì)車輛位置，其中通過 插值處理來連接車輛附近的節(jié)點(diǎn)以使曲線S光滑，并用預(yù)計(jì)行駛路徑P作 為通過使該曲線偏移而獲得的曲線，但應(yīng)當(dāng)明白，也可以用地圖信息中包 括的連線信息代替曲線S，從而通過取消插值步驟來簡(jiǎn)化處理。
在上述實(shí)施例中，在根據(jù)地圖信息來評(píng)估車輛位置時(shí)，通過沿預(yù)計(jì)行
駛路徑P移動(dòng)一段根據(jù)輪速傳感器202的輸出而計(jì)算出的行駛距離D來評(píng)
估車輛位置。但是，本發(fā)明不限于這種方式。例如，從根據(jù)來自慣性導(dǎo)航
傳感器裝置的輸出而估計(jì)的位置&向預(yù)計(jì)行駛路徑P延伸的垂直線與預(yù) 計(jì)行駛路徑P的交點(diǎn)可以被用作根據(jù)地圖信息的評(píng)估位置Xp。在此情況
下，輪速傳感器不是必須的。
盡管己經(jīng)參考被認(rèn)為是其優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng) 明白，本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施方式或構(gòu)造。相反，本發(fā)明應(yīng)當(dāng)認(rèn)為覆 蓋了各種變更形式和等效結(jié)構(gòu)。另外，盡管以示例性的各種組合和構(gòu)造方 式示出了本發(fā)明的各個(gè)部件，但在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，也可以采用其 他組合和構(gòu)造，包括更多、更少或單一的部件。
本發(fā)明例如可以用于安裝在移動(dòng)對(duì)象(車輛)上、對(duì)該移動(dòng)對(duì)象的位 置進(jìn)行評(píng)估的移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備中。在安裝在車輛上的情況下，根據(jù) 本發(fā)明的移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備優(yōu)選地構(gòu)造為導(dǎo)航系統(tǒng)的一部分，在此情 況下，安裝該移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備的車輛在外觀、重量、尺寸和行駛性 能方面沒有限制。
權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備，包括第一評(píng)估裝置，用于根據(jù)來自設(shè)在所述移動(dòng)對(duì)象上的慣性導(dǎo)航傳感器裝置的輸出來評(píng)估移動(dòng)對(duì)象位置；儲(chǔ)存裝置，用于儲(chǔ)存地圖信息，所述地圖信息至少包括節(jié)點(diǎn)信息；第二評(píng)估裝置，用于根據(jù)所述移動(dòng)對(duì)象的預(yù)計(jì)行駛路徑來評(píng)估所述移動(dòng)對(duì)象位置，所述預(yù)計(jì)行駛路徑是從所述節(jié)點(diǎn)信息預(yù)計(jì)的；和合成裝置，用于通過對(duì)由所述第一評(píng)估裝置評(píng)估的所述移動(dòng)對(duì)象位置和由所述第二評(píng)估裝置評(píng)估的所述移動(dòng)對(duì)象位置進(jìn)行合成，來確定最終評(píng)估的移動(dòng)對(duì)象位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備，其中， 在由所述合成裝置確定所述最終評(píng)估的移動(dòng)對(duì)象位置時(shí)，所述第一評(píng)估裝置使用此前的最終評(píng)估位置作為新的起始點(diǎn)來根據(jù)來自所述慣性導(dǎo)航 傳感器裝置的輸出評(píng)估所述移動(dòng)對(duì)象位置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備，其中， 所述慣性導(dǎo)航傳感器裝置包括加速度傳感器和偏航率傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備，其中，所述慣性導(dǎo)航傳感器裝置包括輪速傳感器和轉(zhuǎn)向角傳感器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備，還包括位置檢測(cè)裝置，用于利用通信來檢測(cè)所述移動(dòng)對(duì)象位置的絕對(duì)坐標(biāo)， 其中，在所述位置檢測(cè)裝置不能執(zhí)行所述通信時(shí)，所述第一評(píng)估裝置、所 述第二評(píng)估裝置和所述合成裝置工作。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備，還包括位置檢測(cè)裝置，用于利用通信來檢測(cè)所述移動(dòng)對(duì)象位置的絕對(duì)坐標(biāo)， 其中，在所述位置檢測(cè)裝置判定為從所述位置檢測(cè)裝置檢測(cè)到的數(shù)據(jù)的可 靠性下降時(shí)，所述第一評(píng)估裝置、所述第二評(píng)估裝置和所述合成裝置工作。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備，其中， 所述第二評(píng)估裝置將評(píng)估道路輪廓認(rèn)為是將所述節(jié)點(diǎn)信息中位于所述移動(dòng)對(duì)象附近的節(jié)點(diǎn)連接的線，確定所述評(píng)估道路輪廓線與由所述位置檢 測(cè)裝置檢測(cè)到的所述移動(dòng)對(duì)象位置之間在道路寬度方向上的偏移量，并將 移動(dòng)了所述偏移量的評(píng)估道路輪廓線作為所述預(yù)計(jì)行駛路徑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備，其中，所述第二評(píng)估裝置將所述評(píng)估道路輪廓選定為基于規(guī)定插值方法將附 近的節(jié)點(diǎn)連接起來的曲線。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備，其中， 所述插值方法是回旋曲線插值方法。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備，其中， 所述插值方法是樣條插值方法。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備，其中，所述第二評(píng)估裝置包括用于檢測(cè)所述移動(dòng)對(duì)象行駛距離的距離檢測(cè)裝 置，并采用從所述第二評(píng)估裝置最后一次評(píng)估所述移動(dòng)對(duì)象位置的時(shí)間起 沿著所述預(yù)計(jì)行駛路徑移動(dòng)了所述距離檢測(cè)裝置所檢測(cè)到的行駛量的位置 來作為新的移動(dòng)對(duì)象位置。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備，其中， 所述距離檢測(cè)裝置包括輪速傳感器，所述行駛距離是根據(jù)從最后一次預(yù)計(jì)所述評(píng)估移動(dòng)對(duì)象位置起經(jīng)過的 時(shí)間量以及所述輪速傳感器的輸出來計(jì)算的。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7至12中任一項(xiàng)所述的移動(dòng)對(duì)象評(píng)估設(shè)備，其中， 所述第二評(píng)估裝置采用下述交點(diǎn)作為所述最終移動(dòng)對(duì)象位置所述交點(diǎn)是從由所述第一評(píng)估裝置評(píng)估的所述評(píng)估移動(dòng)對(duì)象位置向所述預(yù)計(jì)行駛 路徑延伸的垂直線與所述預(yù)計(jì)行駛路徑的交點(diǎn)。
14. 一種移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備，包括第一評(píng)估裝置，所述第一評(píng)估裝置根據(jù)來自安裝在所述移動(dòng)對(duì)象上的慣性導(dǎo)航傳感器裝置的輸出來評(píng)估移動(dòng)對(duì)象位置；儲(chǔ)存裝置，所述儲(chǔ)存裝置儲(chǔ)存地圖信息，所述地圖信息至少包括節(jié)點(diǎn)梓自.I n 's、；第二評(píng)估裝置，所述第二評(píng)估裝置根據(jù)所述移動(dòng)對(duì)象的預(yù)計(jì)行駛路徑來評(píng)估所述移動(dòng)對(duì)象位置，所述預(yù)計(jì)行駛路徑是從所述節(jié)點(diǎn)信息預(yù)計(jì)的； 和合成裝置，所述合成裝置通過對(duì)由所述第一評(píng)估裝置評(píng)估的所述移動(dòng) 對(duì)象位置和由所述第二評(píng)估裝置評(píng)估的所述移動(dòng)對(duì)象位置進(jìn)行合成，來確 定最終評(píng)估的移動(dòng)對(duì)象位置。
15.—種用于對(duì)移動(dòng)對(duì)象的位置進(jìn)行評(píng)估的方法，包括根據(jù)來自慣性導(dǎo)航傳感器裝置的輸出，評(píng)估所述移動(dòng)對(duì)象的位置； 根據(jù)地圖信息中包括的節(jié)點(diǎn)信息，設(shè)定所述移動(dòng)對(duì)象的預(yù)計(jì)行駛路徑；根據(jù)所述預(yù)計(jì)行駛路徑，評(píng)估所述移動(dòng)對(duì)象位置；和 通過對(duì)根據(jù)來自所述慣性導(dǎo)航傳感器裝置的輸出而評(píng)估的所述移動(dòng)對(duì)象位置和根據(jù)所述預(yù)計(jì)行駛路徑而評(píng)估的所述移動(dòng)對(duì)象位置進(jìn)行合成，來確定最終評(píng)估的移動(dòng)對(duì)象位置。
全文摘要
一種安裝在移動(dòng)對(duì)象中的移動(dòng)對(duì)象位置評(píng)估設(shè)備(200)，具有第一評(píng)估裝置、儲(chǔ)存裝置(204)、第二評(píng)估裝置和合成裝置，第一評(píng)估裝置根據(jù)來自安裝在移動(dòng)對(duì)象上的慣性導(dǎo)航傳感器裝置(加速度傳感器、偏航率傳感器等)(203)的輸出來評(píng)估移動(dòng)對(duì)象位置，儲(chǔ)存裝置用于儲(chǔ)存至少包括節(jié)點(diǎn)信息的地圖信息，第二評(píng)估裝置根據(jù)由節(jié)點(diǎn)信息預(yù)計(jì)的移動(dòng)對(duì)象預(yù)計(jì)行駛路徑來評(píng)估移動(dòng)對(duì)象位置，合成裝置通過對(duì)由第一評(píng)估裝置評(píng)估的移動(dòng)對(duì)象位置和由第二評(píng)估裝置評(píng)估的移動(dòng)對(duì)象位置進(jìn)行合成，來確定最終評(píng)估的移動(dòng)對(duì)象位置。
文檔編號(hào)G01C21/30GK101310163SQ200680042755
公開日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2006年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月18日
發(fā)明者上田晃宏, 前田巖夫, 小野目寬久, 永宮清美, 田島靖裕, 香川和則 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社