JP7038578B2 - 速度生成装置、速度生成プログラム及び速度生成方法 - Google Patents
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Description
道路を前記車両が走行する場合に、前記車両の速さを計算する速さ計算部と、
前記道路の勾配を示す勾配情報を取得する勾配情報取得部と、
前記道路を前記車両が走行する場合に、前記勾配情報から、前記勾配を決定する勾配決定部と、
前記速さ計算部によって計算された前記速さから、前記勾配決定部によって決定された決定勾配を用いて、前記決定勾配の示す傾斜に沿った速度を生成する速度生成部と
を備える。
図1から図14を参照して実施の形態1の速度生成装置40,40A,40Bを説明する。速度生成装置40は、モービルマッピングシステム(以下、MMSと記す)のための計測装置(以下、MMS計測装置と記す)が搭載された車両(以下、MMS計測車両と記す)の速度を生成する装置である。MMS計測車両は、カメラ、レーザスキャナ、IMU、GPS(Global Positioning System)アンテナ、オドメータ等のMMS計測装置が搭載される。
しかし、図3で述べたように、θ(ピッチ)は車両姿勢が変化すると、車両姿勢の変化に伴って変化する。よって、オドメータ27で計測された速さをθ(ピッチ)の方向の速度に変換する場合、θ(勾配)方向の速度、つまり、坂道の斜面に沿った現実の速度と誤差が生じる。このため、実施の形態1では、道路の勾配を決定する。以後、「決定された勾配」は決定勾配θsと記す。そして、実施の形態1では、図4の右側に示すように、オドメータ27で計測された速さを、決定勾配θsの方向の速度に変換する。
図6は、速度生成装置40のハードウェア構成を示す図である。
速度生成装置40は、コンピュータである。速度生成装置40は、ハードウェアとして、プロセッサ41、主記憶装置42、補助記憶装置43、入出力インタフェース装置44を備える。プロセッサ41は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。
速さ計算部41a、勾配情報取得部41b、勾配決定部41c、速度生成部41dの機能は、速度生成プログラムにより実現される。補助記憶装置43には、速さ計算部41a、勾配情報取得部41b、勾配決定部41c、速度生成部41dの機能を実現する速度生成プログラムが記憶されている。この速度生成プログラムは、プロセッサ41により読み込まれ実行される。これにより、速さ計算部41a、勾配情報取得部41b、勾配決定部41c、速度生成部41dの機能が実現される。
図7を参照して図6の速度生成装置40の動作を説明する。
図7は、速度生成装置40の動作を示すフローチャートである。
(1)ステップS11において、速さ計算部41aは、道路をMMS計測車両30が走行する場合に、MMS計測車両30の速さvを計算する。具体的には、速さ計算部41aはオドメータ27の出力する信号を取得し、取得した信号からMMS計測車両30の速さvを計算する。
(2)ステップS12において、勾配情報取得部41bは、道路の勾配を示す勾配情報70を取得する。勾配情報70とは、後述するレーザ装置50による道路表面のレーザ計測結果71または後述の対応情報72である。しかし、勾配情報70はレーザ計測結果71及び対応情報72にかぎられない。MMS計測車両30が走行している位置の道路の勾配がわかる情報であれば、どのような情報でもよい。MMS計測車両30の走行位置が既知であれば、道路の勾配が対応付けられた三次元地図データを勾配情報70と用いてもよい。
なお、レーザ装置50を使用する場合は、図1に示すレーザスキャナ23bをレーザ装置50として使用することができる。あるいは、レーザスキャナ23bとは別に、路面の傾斜を計測する専用のレーザ装置をレーザ装置50として使用してもよい。
また、後述する図8では、レーザ装置50を使用して路面の傾斜を計測する方法を示しているが、レーザ装置50を使用して路面の傾斜を計測する方法は、一つの例である。路面の傾斜を計測できる装置であれば、レーザ装置に限らず、どのような装置を使用してもよい。路面の傾斜を計測できる装置としては、超音波装置、超音波の代わりに電波を使用するレーダ装置、路面の傾斜を画像処理によって計測できる画像処理装置のような装置がある。
(3)ステップS13において、勾配決定部41cは、道路をMMS計測車両30が走行する場合に、勾配情報70を用いて、決定勾配θsを決定する。
(4)ステップS14において、速度生成部41dは、速さ計算部41aによって計算された速さvから、勾配決定部41cによって決定された決定勾配θsを用いて、決定勾配θsの示す傾斜に沿った速度(vx,vz)を生成する。具体的には、速度生成部41dは、速度(vx,vz)の大きさは速さvに同じであり、速度(vx,vz)の方向は決定勾配θsの示す斜面に沿う方向である。なお勾配θsはゼロ度でもよい。
図8は、速度生成装置40Aがレーザ装置50を使用する場合の概念図である。
図9は、速度生成装置40Aの構成図である。
図10は、速度生成装置40Aの動作を示すフローチャートである。図8に示すように、速度生成装置40Aは、オドメータ27からMMS計測車両30の速さvの情報を取得する。勾配情報取得部41bはレーザ装置50からレーザ計測結果71を取得する。図示していないが、勾配決定部41cはレーザ装置50のレーザ計測結果71に基づき決定勾配θsを決定する。速度生成装置40Aは、決定勾配θsと速さvとから、MMS計測車両30の速度(vx,vz)を生成する。
(1)ステップS21において、速さ計算部41aは、道路をMMS計測車両30が走行する場合に、MMS計測車両30の速さvを計算する。この動作は速度生成装置40と同じである。
(2)ステップS22において、勾配情報取得部41bは、道路の勾配を示す勾配情報70を取得する。勾配情報取得部41bは、MMS計測車両30に搭載されているレーザ装置50によって計測されたレーザ計測結果71である、道路表面とレーザ装置50との距離を、勾配情報70としてレーザ装置50から取得する。
(3)ステップS23において、勾配決定部41cは、道路をMMS計測車両30が走行する場合に、勾配情報70から、決定勾配θsを決定する。この場合、勾配決定部41cは、レーザ計測結果71である道路表面とレーザ装置50との距離から、道路の決定勾配θsを決定する。
(4)ステップS24において、速度生成部41dは、速さ計算部41aによって計算された速さvから、勾配決定部41cによって決定された決定勾配θsを用いて、決定勾配θsの示す傾斜に沿った速度(vx,vz)を生成する。
図11は、速度生成装置40Bの基本構成を説明する概念図である。
図12は、速度生成装置40Bのハードウェア構成を示す図である。速度生成装置40Bは速度生成装置40に対して、さらに、ピッチ角取得部41eを備えている。
図13は、速度生成装置40Bの動作を示すフローチャートである。
図14は、対応情報72を示す。
速度生成装置40Bでは、勾配情報取得部41bが補助記憶装置43に格納されている対応情報72を勾配情報70として取得する。対応情報72とは、道路の勾配を示すθ(勾配)と、MMS計測車両30のθ(ピッチ)とが対応付けられている情報である。対応情報72の例を図14に示しているが、図14に限らず、テーブル形式でもよい。
θ(ピッチ)から決定勾配θsが決定できる情報であれば、対応情報72はどのような形式でもよい。
(1)ステップS31において、速さ計算部41aは、道路をMMS計測車両30が走行する場合に、MMS計測車両30の速さvを計算する。この動作は速度生成装置40と同じである。
(2)ステップS32において、勾配情報取得部41bは、道路の勾配を示す勾配情報70を取得する。勾配情報取得部41bは、勾配情報70として、補助記憶装置43から対応情報72を取得する。
(3)MMS計測車両30には、ピッチ角計測装置としてIMU22が搭載されている。
ステップS33において、速度生成装置40Bのピッチ角取得部41eは、IMU22によって計測されたMMS計測車両30のピッチ角を、入出力インタフェース装置44を介してIMU22から取得する。
(4)ステップS34において、勾配決定部41cは、勾配情報取得部41bが取得した対応情報72から、ピッチ角取得部41eによって取得されたピッチ角の値に対応付けられている勾配を取得し、取得した勾配を決定勾配θsとして決定する。
図14は対応情報72を示す。横軸は、道路の勾配を示すθ(勾配)であり、単位は度である。縦軸は、MMS計測車両30のピッチ角を示すθ(ピッチ)である。図14の対応情報72は一次関数y=ax+bが求められている。より具体的には、図14は、MMS計測装置20にとって必要数のGPS(Global Positioning System)衛星が見えているときに、MMS計測装置20で計測された、θ(勾配)とθ(ピッチ)とのデータの組(θ(勾配),θ(ピッチ))の分布をしている。この分布から、統計的手法を用いて上記の一次関数y=ax+bが求められた。一次関数y=ax+bの傾きaは1ではなく、また、切片bはゼロでない。横軸のθ(勾配)がゼロのときの、縦軸の値は、ベース部21の取り付け角度を示している。
(5)ステップS35において、速度生成部41dは、速さ計算部41aによって計算された速さvから、勾配決定部41cによって決定された決定勾配θsを用いて、決定勾配θsの示す傾斜に沿った速度(vx,vz)を生成する。
実施の形態1の速度生成装置40、速度生成装置40A及び速度生成装置40Bによれば、MMS計測車両30の速さが決定勾配θsの示す傾斜に沿った速度に変換される。よって、車両位置推定装置60が変換された速度を用いることで車両位置推定における精度劣化を抑制できる。
なお、速度生成装置を速度生成プログラムとして実現する場合は、車両位置推定装置のプログラムに速度生成プログラムを組み込めばよい。したがってこの場合は、車両位置推定装置のハードウェア構成を変更することなく、車両位置推定装置のプログラムに速度生成プログラムを組み込むことで、車両位置推定装置の車両位置推定における精度劣化を抑制できる。
Claims (5)
- 車両に搭載される速度生成装置であって、
道路を前記車両が走行する場合に、前記車両の速さを計算する速さ計算部と、
前記道路の勾配を示す勾配情報であって、前記勾配と前記車両のピッチ角とが対応付けられており前記ピッチ角から前記ピッチ角に対応付けられている前記勾配が決まる勾配情報である対応情報を取得する勾配情報取得部と、
前記車両に搭載されているピッチ角計測装置によって計測された前記車両のピッチ角を、前記ピッチ角計測装置から取得するピッチ角取得部と、
前記道路を前記車両が走行する場合に、前記ピッチ角取得部によって取得された前記ピッチ角の値に対応付けられている前記勾配を前記対応情報から取得し、取得した前記勾配を決定勾配として決定する勾配決定部と、
前記速さ計算部によって計算された前記速さから、前記勾配決定部によって決定された前記決定勾配を用いて、前記決定勾配の示す傾斜に沿った速度を生成する速度生成部と
を備える速度生成装置。 - 前記勾配情報取得部が取得する前記対応情報は、
過去に計測された勾配とピッチ角とを一組とする複数の組の分布から統計的手法によって得られた、勾配とピッチ角との対応関係を示す請求項1に記載の速度生成装置。 - 前記勾配情報取得部が取得する前記対応情報は、
勾配とピッチ角との一次関数の対応関係を示す請求項2に記載の速度生成装置。 - 車両に搭載される速度生成装置であるコンピュータに、
道路を前記車両が走行する場合に、前記車両の速さを計算する速さ計算処理と、
前記道路の勾配を示す勾配情報であって、前記勾配と前記車両のピッチ角とが対応付けられており前記ピッチ角から前記ピッチ角に対応付けられている前記勾配が決まる勾配情報である対応情報を取得する勾配情報取得処理と、
前記車両に搭載されているピッチ角計測装置によって計測された前記車両のピッチ角を、前記ピッチ角計測装置から取得するピッチ角取得処理と、
前記道路を前記車両が走行する場合に、前記ピッチ角取得処理によって取得された前記ピッチ角の値に対応付けられている前記勾配を前記対応情報から取得し、取得した前記勾配を決定勾配として決定する勾配決定処理と、
前記速さ計算処理によって計算された前記速さから、前記勾配決定処理によって決定された前記決定勾配を用いて、前記決定勾配の示す傾斜に沿った速度を生成する速度生成処理と、
を実行させる速度生成プログラム。 - 車両に搭載され、速さ計算部、勾配情報取得部、ピッチ角取得部、勾配決定部および速度生成部を備える速度生成装置が行う速度生成方法であって、
前記速さ計算部が、道路を前記車両が走行する場合に、前記車両の速さを計算し、
前記勾配情報取得部が、前記道路の勾配を示す勾配情報であって、前記勾配と前記車両のピッチ角とが対応付けられており前記ピッチ角から前記ピッチ角に対応付けられている前記勾配が決まる勾配情報である対応情報を取得し、
前記ピッチ角取得部が、前記車両に搭載されているピッチ角計測装置によって計測された前記車両のピッチ角を、前記ピッチ角計測装置から取得し、
前記勾配決定部が、前記道路を前記車両が走行する場合に、前記ピッチ角取得部によって取得された前記ピッチ角の値に対応付けられている前記勾配を前記対応情報から取得し、取得した前記勾配を決定勾配として決定し、
前記速度生成部が、前記速さ計算部によって計算された前記速さから、前記勾配決定部によって決定された前記決定勾配を用いて、前記決定勾配の示す傾斜に沿った速度を生成する速度生成方法。
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