JP2017218115A - 車両回転角推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自車両の回転角の推定精度を向上することができる。
【解決手段】第１時点で自車両の周囲に存在する複数の第１物標と第１時点より所定時間後の第２時点で自車両の周囲に存在する複数の第２物標とを認識する物標認識部と、平面上で一定距離内に含まれる少なくとも一つの第１物標を第２物標に対応付ける対応付け部と、対応付けられた第１物標及び第２物標の組み合わせ毎に変位角度を算出する変位角度算出部と、自車両と第１物標との距離である第１距離と、自車両と第２物標との距離である第２距離とを算出する距離算出部と、第１物標及び第２物標の組み合わせ毎に、第１物標の第１距離及び第２物標の第２距離に基づいて、当該組み合わせにおける変位角度の重み付けを設定する重み付け設定部と、重み付けされた複数の変位角度に基づいて自車両の回転角を推定する回転角推定部と、を備える車両回転角推定装置。
【選択図】図５

Description

本発明は、自車両の回転角を推定する車両回転角推定装置に関する。

従来、自車両の状態を推定する装置に関する技術文献として、特開２００６−１６０１１６号公報が知られている。この公報には、自車両の周辺の物体の距離データを微小時間の間隔で収得して、それらの距離データから自車両の運動を推定する車両運動推定装置が示されている。

特開２００６−１６０１１６号公報

ところで、自車両の運動のうち回転角の変化に注目した場合、自車両の回転角の変化と周囲の物体の距離データの関係性（影響の度合い）は自車両と物体との距離によって異なるが、上述した従来の発明では自車両と物体との距離による影響の度合いの変化を考慮できていない。このため、自車両の回転角の推定精度の向上について改善の余地が存在する。

そこで、自車両の回転角の推定精度を向上することができる車両回転角推定装置を提供することが望まれている。

本発明の一態様は、レーダセンサ又はカメラを含む外部センサの検出結果に基づいて、自車両の回転角を推定する車両回転角推定装置であって、外部センサの検出結果に基づいて、第１時点において自車両の周囲に存在する複数の第１物標と、第１時点より所定時間後の第２時点において自車両の周囲に存在する複数の第２物標と、を認識する物標認識部と、一つの第２物標から平面上で一定距離内に含まれる少なくとも一つの第１物標を、当該一つの第２物標に対応付ける対応付け部と、対応付けられた第１物標及び第２物標の組み合わせ毎に、第１物標と自車両とを平面上で結ぶ第１の直線と第２物標と自車両とを平面上で結ぶ第２の直線とがなす角度である変位角度を算出する変位角度算出部と、自車両と第１物標との距離である第１距離と、自車両と第２物標との距離である第２距離とを算出する距離算出部と、対応付けられた第１物標及び第２物標の組み合わせ毎に、第１物標の第１距離及び第２物標の第２距離に基づいて、当該組み合わせにおける変位角度の重み付けを設定する重み付け設定部と、重み付けされた複数の変位角度に基づいて、第１時点から第２時点に至るまでの自車両の回転角を推定する回転角推定部と、を備え、重み付け設定部は、一つの第１物標の第１距離が他の第１物標の第１距離と比べて長いほど、当該一つの第１物標が組み合わせに含まれる変位角度の重み付けを大きく設定し、一つの第２物標の第２距離が他の第２物標の第２距離と比べて長いほど、当該一つの第２物標が組み合わせに含まれる変位角度の重み付けを大きく設定する。

本発明に係る車両回転角推定装置によれば、自車両の回転角の推定精度を向上することができる。

本実施形態に係る車両回転角推定装置を示すブロック図である。 （ａ）第１時点における自車両の周囲の状況を示す平面図である。（ｂ）第２時点における自車両の周囲の状況を示す平面図である。 （ａ）第１物標と第２物標の対応付けを説明するための平面図である。（ｂ）第１物標と第２物標の対応付けを説明するための拡大図である。 変位角度を説明するための平面図である。 自車両の回転角の推定を用いた第２物標の位置認識を説明するための平面図である。 本実施形態に係る車両回転角推定処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る車両回転角推定装置を示すブロック図である。図１に示す車両回転角推定装置１００は、車両（以後、自車両と称する）に搭載され、自車両の回転角を推定する装置である。本実施形態に係る車両回転角推定装置１００は、推定した自車両の回転角を利用して、自車両の周囲に位置する物標の地図上の位置を認識する機能も有する。物標については後述する。

［車両回転角推定装置の構成］
車両回転角推定装置１００は、ＧＰＳ受信部１、外部センサ２、内部センサ３、地図データベース４、及びＥＣＵ［Electronic Control Unit］１０を備えている。

ＧＰＳ受信部１は、３個以上のＧＰＳ衛星から信号を受信することにより、自車両の位置（例えば自車両の緯度及び経度）を測定する。ＧＰＳ受信部１は、測定した自車両の位置情報をＥＣＵ１０へ送信する。

外部センサ２は、自車両の周辺の状況を検出する検出機器である。外部センサ２は、カメラ、レーダセンサのうち少なくとも一つを含む。

カメラは、自車両の外部状況を撮像する撮像機器である。カメラは、自車両のフロントガラスの裏側に設けられている。カメラは、奥行き方向の情報を得られるステレオカメラであり、両眼視差を再現するように配置された二つの撮像部を有している。カメラは、自車両の外部状況に関する撮像情報をＥＣＵ１０へ送信する。

レーダセンサは、電波（例えばミリ波）又は光を利用して自車両の周辺の物体を検出するためのセンサである。レーダセンサは、電波又は光を自車両の周辺に送信し、物体に反射された電波又は光を受信することで物体の物標を検出する。レーダセンサは、所定間隔毎に物標の検出を行う。レーダセンサは、物体の物標に関する物標情報をＥＣＵ１０へ送信する。ここで言う物体には、ガードレール、建物等の固定障害物の他、歩行者、自転車、他車両等の移動障害物が含まれる。

内部センサ３は、自車両の走行状態を検出する検出機器である。内部センサ３は、車速センサ、加速度センサ、及びヨーレートセンサを含む。車速センサは、自車両の速度を検出する検出器である。車速センサとしては、例えば、自車両の車輪又は車輪と一体に回転するドライブシャフト等に対して設けられ、車輪の回転速度を検出する車輪速センサが用いられる。車速センサは、検出した車速情報（車輪速情報）をＥＣＵ１０に送信する。

加速度センサは、自車両の加速度を検出する検出器である。加速度センサは、例えば、自車両の前後方向の加速度を検出する前後加速度センサと、自車両の横加速度を検出する横加速度センサとを含んでいる。加速度センサは、例えば、自車両の加速度情報をＥＣＵ１０に送信する。ヨーレートセンサは、自車両の重心の鉛直軸周りのヨーレート（回転角速度）を検出する検出器である。ヨーレートセンサとしては、例えばジャイロセンサを用いることができる。ヨーレートセンサは、検出した自車両のヨーレート情報をＥＣＵ１０へ送信する。

地図データベース４は、地図情報を記憶するデータベースである。地図データベース４は、例えば、自車両に搭載されたＨＤＤ［Hard Disk Drive］内に形成されている。地図情報には、道路の位置情報、道路形状の情報（例えばカーブ、直線部の種別、カーブの曲率等）、道路の延在方向（レーンの延在方向）、交差点及び分岐点の位置情報、及び建物の位置情報等が含まれる。なお、地図データベース４は、自車両と通信可能な管理センター等の施設のコンピュータに記憶されていてもよい。

ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]、ＣＡＮ［Controller Area Network］通信回路等を有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ１０では、例えば、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより各種の機能を実現する。ＥＣＵ１０は、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよい。また、以下に説明するＥＣＵ１０の機能の一部は、自車両と通信可能な管理センターなどの施設のコンピュータにおいて実行される態様であってもよい。

ＥＣＵ１０は、車両位置認識部１１、走行状態認識部１２、推定開始判定部１３、走行道路認識部１４、物標認識部１５、対応付け部１６、変位角度算出部１７、距離算出部１８、重み付け設定部１９、回転角推定部２０、及び物標位置推定部２１を有している。

車両位置認識部１１は、ＧＰＳ受信部１の位置情報及び地図データベース４の地図情報に基づいて、自車両の地図上の位置を認識する。車両位置認識部１１は、地図データベース４の地図情報に含まれた電柱等の固定障害物の位置情報及び外部センサ２の検出結果を利用して、ＳＬＡＭ［Simultaneous Localization and Mapping］技術により自車両の位置を認識してもよい。

走行状態認識部１２は、内部センサ３の検出結果に基づいて、自車両の走行状態を認識する。走行状態には、自車両の車速、自車両の加速度（前後加速度、横加速度）、自車両のヨーレートが含まれる。具体的に、走行状態認識部１２は、車速センサの車速情報に基づいて、自車両の車速を認識する。走行状態認識部１２は、加速度センサの加速度情報に基づいて、自車両の加速度を認識する。走行状態認識部１２、ヨーレートセンサのヨーレート情報に基づいて、自車両のヨーレートを認識する。

推定開始判定部１３は、自車両の回転角の推定開始条件が満たされたか否かを判定する。推定開始条件は、自車両の回転角の推定を開始するために予め設定された条件である。推定開始判定部１３は、一例として、走行状態認識部１２に基づき自車両の横加速度が所定の横加速度閾値以上となった場合に、推定開始条件が満たされたと判定する。横加速度に代えて、横加速度のジャークを用いてもよい。

推定開始判定部１３は、自車両のヨーレートが所定のヨーレート閾値以上となった場合に、推定開始条件が満たされたと判定してもよい。推定開始判定部１３は、自車両のウインカーが点灯状態になった場合に、推定開始条件が満たされたと判定してもよい。推定開始判定部１３は、自車両が白線を跨いでいる場合に、推定開始条件が満たされたと判定してもよい。自車両が白線を跨いでいることは、例えば、カメラの撮像画像（自車両の前方の路面の撮像画像）に基づいて周知の画像処理により検出することができる。また、推定開始判定部１３は、後述する物標認識部１５で複数の第１物標及び複数の第２物標が認識された場合に、推定開始条件が満たされたと判定してもよい。

走行道路認識部１４は、自車両の走行する走行道路（走行レーン）を認識する。走行道路認識部１４は、車両位置認識部１１の認識した自車両の地図上の位置、地図データベース４の地図情報に基づいて走行道路の情報を認識する。走行道路認識部１４は、走行道路の位置（地図上の位置）、走行道路の延在方向、走行道路の形状を認識する。

物標認識部１５は、外部センサ２の検出結果（レーダセンサの物体情報又はカメラの撮像情報）に基づいて、第１時点において自車両の周囲に存在する第１物標と、第１時点より所定時間後（例えば１秒後）の第２時点において自車両の周囲に存在する第２物標と、を認識する。自車両の周囲とは、例えば、平面上で自車両を中心とした一定距離の範囲である。自車両の周囲は、外部センサ２の検出範囲に応じて決められてもよい。

物標は、例えば、レーダセンサにおける物体の反射点である。物標は、複数の反射点を周知のクラスタリング処理により一体化して形成してもよい。物標は、周知の画像処理手法によって、カメラの撮像画像から特定された物体の一部であってもよい。物標には、ガードレールの一部（例えば、ポール先端）、他車両の一部（例えば、他車両のうち自車両に最も近い端部）等が含まれる。なお、物標は、物体そのものであってもよい。物標認識部１５は、物標の時間経過による追跡処理を行っておらず、第１物標と第２物標の同一性の判定を行っていない。

物標認識部１５は、推定開始判定部１３により推定開始条件が満たされたと判定された場合、第１時点における第１物標と、第２時点における第２物標とを認識する。第１時点は推定開始条件が満たされたと判定された直前の時点、第２時点は推定開始条件が満たされたと判定された直後の時点とすることができる。また、物標認識部１５は、自車両を基準とした平面座標上で第１物標及び第２物標を認識する。すなわち、物標認識部１５は、自車両に対する第１物標の位置、及び、自車両に対する第２物標の位置を認識する。

図２（ａ）は、第１時点（時刻ｔ−１）における自車両の周囲の状況を示す平面図である。図２（ａ）に、自車両の走行する走行レーンＲ１、走行レーンＲ１に隣接する隣接レーンＲ２、ガードレールＧｄ、第１時点における自車両の位置Ｍｔ−１、第１時点における走行レーンＲ１の後続車の位置ＮＡｔ−１、第１時点における隣接レーンＲ２の他車両の位置ＮＢｔ−１を示す。また、図２（ａ）に、第１物標Ａｔ−１、Ｂｔ−１、Ｃｔ−１、Ｄｔ−１を示す。図２（ａ）に、自車両の前後方向をｘ軸方向、自車両の幅方向をｙ軸方向とするｘｙ直交座標系を示す。ｘｙ直交座標は、自車両を基準とする座標である。物標認識部１５は、外部センサ２の検出結果に基づいて、自車両を基準としたｘｙ座標上で、第１時点における第１物標Ａｔ−１〜Ｄｔ−１を認識する。

図２（ｂ）は、第２時点（時刻ｔ）における自車両の周囲の状況を示す平面図である。図２（ｂ）では、レーンチェンジを行うため自車両が走行レーンＲ１に対して旋回している。図２（ｂ）に、第２時点における実際の自車両の位置Ｍｃｔを示す。また、実際の第２物標Ｅｃｔ、Ｆｃｔ、Ｇｃｔ、Ｈｃｔを示す。また、図２（ｂ）に、自車両の旋回が反映されずに位置のズレが生じている第２物標Ｅｔ、Ｆｔ、Ｇｔ、Ｈｔを示す。すなわち、一般的にレーダセンサによる物標の検出タイミングとヨーレートセンサ等による自車両の旋回の検出タイミングは同期しておらずズレがあることから、自車両が旋回開始したにも関わらず、直進姿勢の自車両を基準としたｘｙ座標上に第２物標が認識される場合がある。図２（ｂ）に、直進姿勢の自車両の位置Ｍｔを示す。その結果、第２物標Ｅｔ〜Ｈｔは、自車両の旋回が反映されていないため実際の第２物標Ｅｃｔ〜Ｈｃｔと異なった位置となっている。この段階においては、自車両の旋回前のｘｙ座標（走行レーンＲ１の延在方向とｘ軸方向が一致しているｘｙ座標）上で第２物標Ｅｔ〜Ｈｔが認識されてしまっている。

対応付け部１６は、第１物標と第２物標とを対応付ける。図３（ａ）は、第１物標と第２物標の対応付けを説明するための平面図である。図３（ａ）において、第１時点（時刻ｔ−１）における自車両の位置Ｍｔ−１、後続車の位置ＮＡｔ−１、他車両の位置ＮＢｔ−１を破線で示す。対応付け部１６は、自車両を基準としたｘｙ座標上で、第１物標と第２物標とを対応付ける。

対応付け部１６は、一つの第２物標から一定距離内に含まれる少なくとも一つの第１物標を、当該一つの第２物標に対応付ける。車両回転角推定装置１００では、異なる時間の物標の同一性の判定（物標の追跡）を行っていないため、同一であると考えられる第１物標及び第２物標の対応付けを行う。一定距離は、同一の物標を対応付けられるように適切に設定される。一定距離は、第１時点と第２時点の時間差、自車両の車速に応じて変更される値であってもよい。

ここで、図３（ｂ）は、第１物標と第２物標の対応付けを説明するための拡大図である。図３（ｂ）に、第２物標Ｇｔを中心とした直径Ｄの円形の範囲Ｒａを示す。図３（ｂ）では、第２物標Ｇｔから一定距離内（第２物標Ｇｔを中心とした円形の範囲Ｒａ内）に位置する第１物標Ｃｔ−１及び第１物標Ｄｔ−１を、第２物標Ｇｔとそれぞれ対応付ける。対応付け部１６は、第１物標Ｃｔ−１及び第２物標Ｇｔの組み合わせ、第１物標Ｄｔ−１及び第２物標Ｇｔの組み合わせについてそれぞれ対応付けを行う。また、図３（ａ）に示すように、対応付け部１６は、一定距離内に含まれる第１物標Ａｔ−１及び第２物標Ｅｔ、第１物標Ｂｔ−１及び第２物標Ｆｔ、第１物標Ｄｔ−１及び第２物標Ｈｔをそれぞれ対応付ける。

なお、対応付け部１６は、第２物標から一定距離内に含まれる全ての第１物標を当該第２物標と対応付けてもよく、第２物標から一定距離内で当該第２物標に最も近い第１物標のみを当該第２物標と対応付けてもよい。対応付け部１６は、カルマンフィルタ等を利用した周知の手法により、第１物標及び第２物標の速度を推定し、第２物標から一定距離内で当該第２物標の速度に最も近い速度の第１物標のみを当該第２物標と対応付けてもよい。このとき、速度に代えて加速度を用いてもよい。

変位角度算出部１７は、対応付けられた第１物標及び第２物標の組み合わせ毎に、第１物標と自車両とを平面上で結ぶ第１の直線と第２物標と自車両とを平面上で結ぶ第２の直線とがなす角度である変位角度を算出する。図４は、変位角度を説明するための平面図である。図４に、自車両と第１物標Ａｔ−１を平面上で結ぶ第１の直線ＬＡｔ−１、自車両と第２物標Ｅｔを平面上で結ぶ第２の直線ＬＥｔ、第１物標Ａｔ−１及び第２物標Ｅｔの組み合わせにおける変位角度ｄθを示す。

図４に示されるように、変位角度算出部１７は、第１の直線ＬＡｔ−１及び第２の直線ＬＥｔのなす角度として、第１物標Ａｔ−１及び第２物標Ｅｔの組み合わせにおける変位角度ｄθを算出する。変位角度ｄθは、第１物標Ａｔ−１及び第２物標Ｅｔが同一の物標である場合、第１時点から第２時点に至るまでに同一の物標が自車両回りに回転した角度に相当する。変位角度ｄθは、第１物標Ａｔ−１及び第２物標Ｅｔが同一の物標である場合、自車両の旋回に応じた角度となる。変位角度算出部１７は、対応付けられた全ての組み合わせにおいて変位角度を算出する。

具体的に、変位角度算出部１７は、下記の式（１）を用いて変位角度を算出することができる。式（１）において、ｘｙ座標上における第１時点（時刻ｔ−１）における第１物標ｉの位置を（ｘ_{ｔ−１，ｉ}、ｙ_{ｔ−１，ｉ}）、ｘｙ座標上における第２時点（時刻ｔ）における第２物標ｊの位置を（ｘ_ｔ，ｊ、ｙ_ｔ，ｊ）とする。対応付けられた第１物標ｉ及び第２物標ｊにおける変位角度をｄθ_{ｔ，ｉ、ｊ}とする。なお、ｘ_ｔ，ｊ・ｘ_{ｔ−１，ｉ}は、ｘ_ｔ，ｊとｘ_{ｔ−１，ｉ}の内積（｜ｘ_{ｔ−１，ｉ}｜｜ｘ_ｔ，ｊ｜ｃｏｓθ）を表わしている。ｘ_ｔ，ｊ×ｘ_{ｔ−１，ｉ}は、ｘ_ｔ，ｊとｘ_{ｔ−１，ｉ}の外積（｜ｘ_{ｔ−１，ｉ}｜｜ｘ_ｔ，ｊ｜ｓｉｎθ）を表わしている。

距離算出部１８は、外部センサ２の検出結果に基づいて、自車両と第１物標との距離である第１距離と、自車両と第２物標との距離である第２距離とを算出する。具体的に、図４に示す第１の直線ＬＡｔ−１の長さが、自車両と第１物標Ａｔ−１との第１距離に相当する。同様に、図４に示す第２の直線ＬＥｔの長さが、自車両と第２物標Ｅｔとの第２距離に相当する。自車両を基準（原点）とするｘｙ座標系において、第１物標ｉの第１の距離は（ｘ_{ｔ−１，ｉ} ^２＋ｙ_{ｔ−１，ｉ} ^２）の平方根に相当する。第２物標ｊの第２の距離は（ｘ_ｔ，ｊ ^２＋ｙ_ｔ，ｊ ^２）の平方根に相当する。

重み付け設定部１９は、対応付けられた第１物標及び第２物標の組み合わせ毎に、第１物標の第１距離及び第２物標の第２距離に基づいて、当該組み合わせにおける変位角度の重み付けを設定する。重み付け設定部１９は、第１物標及び第２物標がそれぞれ複数存在する場合に重み付けを設定する。第１物標及び第２物標がそれぞれ複数存在しない場合については、本発明から外れるため説明を省略する。

重み付け設定部１９は、一つの第１物標の第１距離が他の第１物標の第１距離と比べて長いほど、当該一つの第１物標が組み合わせに含まれる変位角度の重み付けを大きく設定し、一つの第２物標の第２距離が他の第２物標の第２距離と比べて長いほど、当該一つの第２物標が組み合わせに含まれる変位角度の重み付けを大きく設定する。

具体的に、重み付け設定部１９は、下記の式（２）を用いて第１物標ｉ及び第２物標ｊの組み合わせにおける変位角度ｄθ_{ｔ，ｉ、ｊ}の重み付けｗ_ｉ，ｊを設定する。ｗ_ｉは、第１物標ｉの第１の距離に応じた重み付けである。ｗ_ｊは、第２物標ｊの第２の距離に応じた重み付けである。ｗ_ｉ，ｊは、１.０以下の値となる。

回転角推定部２０は、対応付けられた第１物標及び第２物標のそれぞれの組み合わせ毎に重み付けされた複数の変位角度に基づいて、第１時点から第２時点に至るまでの自車両の回転角を推定する。回転角推定部２０は、例えば、重み付けされた変位角度の合計を自車両の回転角とする。具体的に、回転角推定部２０は、下記の式（５）を用いて自車両の回転角を推定することができる。式（５）において自車両の回転角をθｔとして示す。

回転角推定部２０は、走行状態認識部１２の認識した自車両のヨーレートに基づいて、自車両の回転角θｔを補正してもよい。回転角推定部２０は、車両位置認識部１１の認識した自車両の地図上の位置の時間変化（第１時点から第２時点までの変化）と走行道路認識部１４の認識した走行レーンＲ１の延在方向とに基づいて、自車両の回転角θｔを補正してもよい。

物標位置推定部２１は、地図データベース４の地図情報、車両位置認識部１１の認識した自車両の地図上の位置、走行道路認識部１４の認識した走行道路（走行レーン）の情報、物標認識部１５の認識した第２物標、及び回転角推定部２０の推定した自車両の回転角に基づいて、自車両の周囲の第２物標の地図上の位置を認識する。

ここで、図５は、自車両の回転角の推定を用いた第２物体の位置認識を説明するための平面図である。図５に、自車両の回転角θｔを示す。図５に示すように、第１時点において自車両の進行方向が走行レーンＲ１の延在方向と一致している場合、第１時点から第２時点までの自車両の回転角θｔは、走行レーンＲ１の延在方向と第２時点における自車両の進行方向とのなす角度に相当する。

物標位置推定部２１は、物標認識部１５の認識した第２物標について、自車両を中心として回転角θｔだけ回転移動させることで第２物標の位置の補正を行う。第２物標Ｈｔは、正しい位置（第２物標Ｈｃｔ）に近づくように補正される。同様に、第２物標Ｅｔ〜Ｇｔも、正しい位置（第２物標Ｅｃｔ〜Ｇｃｔ）に近づくように補正される。なお、第２物標の回転移動の方向については例えば自車両のヨーレートに基づいて決定することができる。回転移動の方向はその他の周知の手法により決定してもよい。

物標位置推定部２１は、自車両に対して補正された第２物標の位置を用いて、第２物標の地図上の位置を認識する。物標位置推定部２１は、自車両を基準とした第２物標の位置、地図情報、自車両の地図上の位置、及び走行レーンＲ１の延在方向に基づいて、第２物標の地図上の位置を認識する。物標位置推定部２１は、地図におけるどのレーン上に第２物標が位置するかを判定するレーン配置判定を行ってもよい。

［車両回転角推定装置による車両回転角推定処理］
以下、本実施形態に係る車両回転角推定装置１００による車両回転角推定処理について図６を参照して説明する。図６は、本実施形態に係る車両回転角推定処理を示すフローチャートである。図６は、自車両が走行中の場合に実行される。

図６に示すように、車両回転角推定装置１００のＥＣＵ１０は、Ｓ１において推定開始判定部１３による推定開始条件の判定を行う。推定開始判定部１３は、一例として、走行状態認識部１２に基づき自車両の横加速度が所定の横加速度閾値以上となった場合に、推定開始条件が満たされたと判定する。ＥＣＵ１０は、推定開始条件が満たされたと判定されない場合、今回の処理を終了する。その後、ＥＣＵ１０は所定時間の経過後に再びＳ１の判定を行う。ＥＣＵ１０は、推定開始条件が満たされたと判定された場合、Ｓ２に移行する。

Ｓ２において、ＥＣＵ１０は、走行道路認識部１４により走行道路（走行レーン）の延在方向を含む走行道路の情報を認識する。走行道路認識部１４は、車両位置認識部１１の認識した自車両の地図上の位置、地図データベース４の地図情報に基づいて走行道路の情報を認識する。

Ｓ３において、ＥＣＵ１０は、物標認識部１５により第１物標及び第２物標を認識する。物標認識部１５は、外部センサ２の検出結果に基づいて、第１時点において自車両の周囲に存在する第１物標と、第１時点より所定時間後の第２時点において自車両の周囲に存在する第２物標とを認識する。なお、物標認識部１５は、過去の外部センサ２の検出結果を記憶しており、推定開始判定部１３により推定開始条件が満たされた直前の外部センサ２の検出タイミングを第１時点としてもよい。

Ｓ４において、ＥＣＵ１０は、対応付け部１６により第１物標と第２物標とを対応付ける。対応付け部１６は、一つの第２物標から一定距離内に含まれる少なくとも一つの第１物標を、当該一つの第２物標に対応付ける。

Ｓ５において、ＥＣＵ１０は、変位角度算出部１７により変位角度を算出する。変位角度算出部１７は、対応付けられた第１物標及び第２物標の組み合わせ毎に、第１物標と自車両とを平面上で結ぶ第１の直線と第２物標と自車両とを平面上で結ぶ第２の直線とがなす角度である変位角度を算出する。

Ｓ６において、ＥＣＵ１０は、距離算出部１８により第１物標の第１距離と第２物標の第２距離とを算出する。距離算出部１８は、外部センサ２の検出結果に基づいて、自車両と第１物標との距離である第１距離と、自車両と第２物標との距離である第２距離とを算出する。

Ｓ７において、ＥＣＵ１０は、重み付け設定部１９により変位角度の重み付けを設定する。重み付け設定部１９は、対応付けられた第１物標及び第２物標の組み合わせ毎に、第１物標の第１距離及び第２物標の第２距離に基づいて、当該組み合わせにおける変位角度の重み付けを設定する。

Ｓ８において、ＥＣＵ１０は、回転角推定部２０により自車両の回転角を推定する。回転角推定部２０は、対応付けられた第１物標及び第２物標のそれぞれの組み合わせ毎に重み付けされた複数の変位角度に基づいて、第１時点から第２時点に至るまでの自車両の回転角を推定する。

Ｓ９において、ＥＣＵ１０は、物標位置推定部２１により第２物標の地図上の位置を認識する。物標位置推定部２１は、物標認識部１５の認識した第２物標について、自車両を中心として回転角θｔだけ回転移動させることで第２物標の位置の補正を行う。物標位置推定部２１は、自車両を基準とした第２物標の位置、地図情報、自車両の地図上の位置、及び走行レーンＲ１の延在方向に基づいて、第２物標の地図上の位置を認識する。その後、ＥＣＵ１０は今回の処理を終了する。

［車両回転角推定装置の作用効果］
以上説明した本実施形態に係る車両回転角推定装置１００によれば、第１時点から第２時点に至るまでの自車両周囲の物標の自車両回りの角度変化（変位角度の変化）を利用して、第１時点から第２時点に至るまでの自車両の回転角を推定することができる。しかも、車両回転角推定装置１００では、自車両からの距離が遠いほど自車両の回転角が第１物標及び第２物標の変位角度に強く影響することから、自車両からの距離が遠い物標の組み合わせであるほど変位角度の重み付けが大きくなるように設定し、重み付けされた複数の変位角度に基づいて自車両の回転角を推定する。従って、車両回転角推定装置１００によれば、自車両から物標までの距離（第１距離、第２距離）を考慮せずに自車両の回転角を推定する場合と比べて、自車両の回転角の推定精度を向上することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。

例えば、車両回転角推定装置１００は、必ずしも物標の位置認識の機能を有する必要はない。この場合、地図データベース４、車両位置認識部１１、走行道路認識部１４、及び物標位置推定部２１は必須ではない。また、図６のフローチャートにおけるＳ２、Ｓ９は必須ではない。

また、車両回転角推定装置１００は、必ずしも推定開始判定部１３で推定開始条件が満たされたか否かの判定を行う必要はない。この場合、図６のフローチャートにおけるＳ１は必須ではない。

重み付け設定部１９は、一つの第２物標に対応付けられている第１物標の数が多いほど、当該第２物標を含む組み合わせの変位角度に対する重み付けを小さく設定してもよい。一つの第２物標に対応付けられている第１物標の数が多いほど、同一ではない物標同士が対応付けられている割合が高くなる。このため、一つの第２物標に対応付けられている第１物標の数が多いほど重み付けを小さく設定することで、外れ値が自車両の回転角の推定結果に影響することを低減できる。

１…ＧＰＳ受信部、２…外部センサ、３…内部センサ、４…地図データベース、１０…ＥＣＵ、１１…車両位置認識部、１２…走行状態認識部、１３…推定開始判定部、１４…走行道路認識部、１５…物標認識部、１６…対応付け部、１７…変位角度算出部、１８…距離算出部、１９…重み付け設定部、２０…回転角推定部、２１…物標位置推定部、１００…車両回転角推定装置。

Claims (1)

1. レーダセンサ又はカメラを含む外部センサの検出結果に基づいて、自車両の回転角を推定する車両回転角推定装置であって、
   前記外部センサの検出結果に基づいて、第１時点において前記自車両の周囲に存在する複数の第１物標と、前記第１時点より所定時間後の第２時点において前記自車両の周囲に存在する複数の第２物標と、を認識する物標認識部と、
   一つの前記第２物標から平面上で一定距離内に含まれる少なくとも一つの前記第１物標を、当該一つの第２物標に対応付ける対応付け部と、
   対応付けられた前記第１物標及び前記第２物標の組み合わせ毎に、前記第１物標と前記自車両とを平面上で結ぶ第１の直線と前記第２物標と前記自車両とを平面上で結ぶ第２の直線とがなす角度である変位角度を算出する変位角度算出部と、
   前記自車両と前記第１物標との距離である第１距離と、前記自車両と前記第２物標との距離である第２距離とを算出する距離算出部と、
   対応付けられた前記第１物標及び前記第２物標の組み合わせ毎に、前記第１物標の前記第１距離及び前記第２物標の前記第２距離に基づいて、当該組み合わせにおける前記変位角度の重み付けを設定する重み付け設定部と、
   前記重み付けされた複数の前記変位角度に基づいて、前記第１時点から前記第２時点に至るまでの前記自車両の回転角を推定する回転角推定部と、
   を備え、
   前記重み付け設定部は、一つの前記第１物標の前記第１距離が他の前記第１物標の前記第１距離と比べて長いほど、当該一つの第１物標が組み合わせに含まれる前記変位角度の重み付けを大きく設定し、一つの前記第２物標の前記第２距離が他の前記第２物標の前記第２距離と比べて長いほど、当該一つの第２物標が組み合わせに含まれる前記変位角度の重み付けを大きく設定する、車両回転角推定装置。
   
   

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