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公開番号2021033791
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210301
出願番号2019155070
出願日20190827
発明の名称演算装置
出願人日立オートモティブシステムズ株式会社
代理人特許業務法人サンネクスト国際特許事務所
主分類G08G 1/16 20060101AFI20210201BHJP(信号)
要約【課題】地図情報と外界情報とが一致しない場合に外界情報の採否を判断できる。
【解決手段】演算装置は、センサと接続されセンサがセンシングして得られた出力であるセンシング情報を受信する受信部と、地図情報を格納する記憶部と、センサの仕様および地図情報を用いて、得られると期待されるセンサの出力である推定出力を推定する推定部と、推定出力と、センシング情報に基づく情報とを比較して、センシング情報の採否を判断する判定部とを備える。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
センサと接続され前記センサがセンシングして得られた出力であるセンシング情報を受信する受信部と、
地図情報を格納する記憶部と、
前記センサの仕様および前記地図情報を用いて、得られると期待される前記センサの出力である推定出力を推定する推定部と、
前記推定出力と、前記センシング情報に基づく情報とを比較して、前記センシング情報の採否を判断する判定部とを備える演算装置。
続きを表示(約 1,000 文字)【請求項2】
請求項1に記載の演算装置において、
前記センシング情報および前記推定出力には特徴を有する点である特徴点の位置情報が含まれ、
前記判定部は、所定のエリアにおける前記センシング情報の前記特徴点の数と、前記所定のエリアにおける前記推定出力の前記特徴点の数とを比較して前記センシング情報の採否を判断する演算装置。
【請求項3】
請求項2に記載の演算装置において、
前記判定部は、前記所定のエリアにおいて、前記センシング情報の前記特徴点の数と前記推定出力の前記特徴点の数とが略同一の場合、および前記センシング情報の前記特徴点の数が前記推定出力の前記特徴点の数よりも十分に多い場合に前記センシング情報を採用する演算装置。
【請求項4】
請求項2に記載の演算装置において、
前記演算装置は車両に搭載され、
前記推定部はさらに、前記センサと前記所定のエリアとの位置関係を用いて前記推定出力を推定する演算装置。
【請求項5】
請求項2に記載の演算装置において、
前記判定部は、前記センシング情報に含まれる特定のエリアの前記特徴点の数を前記特定のエリアと関連付けて外界認識履歴として前記記憶部に格納し、
前記推定部は、前記推定出力の算出対象であるエリアが前記外界認識履歴に含まれる場合は、前記推定出力の算出対象であるエリアに関連付けられた前記特徴点の数を前記推定出力とする演算装置。
【請求項6】
請求項2に記載の演算装置において、
前記センサの周囲環境の状態を検出する環境検出部をさらに備え、
前記推定部はさらに、前記環境検出部が検出する前記センサの周囲環境の状態を用いて前記推定出力を推定する演算装置。
【請求項7】
請求項6に記載の演算装置において、
前記センサには降雨の影響で検出範囲が狭まるセンサが含まれ、
前記推定部は、前記環境検出部が前記演算装置を搭載する車両のワイパーの動作を検出すると、前記推定出力に含まれる前記特徴点の数を減少させる演算装置。
【請求項8】
請求項7に記載の演算装置において、
前記降雨の影響で検出範囲が狭まるセンサには反射波を検知するセンサが含まれる演算装置。
【請求項9】
請求項8に記載の演算装置において、
前記反射波を検知するセンサにはカメラが含まれる演算装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、演算装置に関する。
続きを表示(約 7,300 文字)【背景技術】
【0002】
車両にセンサを搭載し、車両の周囲に存在する障害物を検出する技術が知られている。たとえば特許文献1には、移動体に設けられた複数個の距離センサを用いて、該移動体の外部に存在する障害物を検知する障害物検知装置において、送信用の前記距離センサが送信した探索波が前記障害物で反射して受信用の前記距離センサに伝搬するまでの伝搬距離を用いて、前記探索波が反射した位置の候補を示す障害物候補点を算出する候補点算出部と、前記候補点算出部が算出した複数の前記障害物候補点を前記距離センサの探索エリアを含む2次元マップ上にマッピングして度数分布を評価することで、前記障害物が存在する障害物存在領域を推定するマップ処理部と、を備えることを特徴とする障害物検知装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
国際公開第2016/103464号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、自動車の自動運転システムや運転支援システムでは、あらかじめ取得した地図情報とセンサなどが取得する外界情報との2種類の情報を使うことで、安全性を高めることが要求されている。しかし、地図情報と外界情報とが一致しない場合に、それぞれが誤っている可能性があるため、外界情報の採否判断が容易ではない。
外界情報の採否
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の第1の態様による演算装置は、センサと接続され前記センサがセンシングして得られた出力であるセンシング情報を受信する受信部と、地図情報を格納する記憶部と、前記センサの仕様および前記地図情報を用いて、得られると期待される前記センサの出力である推定出力を推定する推定部と、前記推定出力と、前記センシング情報に基づく情報とを比較して、前記センシング情報の採否を判断する判定部とを備える。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、地図情報と外界情報とが一致しない場合に外界情報の採否を判断できる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
演算装置を含む車両のハードウエア構成図
センサの出力を説明する概念図
第1の実施の形態における演算装置の機能構成図
地図情報の一例を示す図
ノードとエリアの一例を示す図
第1の実施の形態における演算装置の動作を示すフローチャート
外界認識履歴の一例を示す図
第3の実施の形態における演算装置の動作を示すフローチャート
第4の実施の形態における演算装置の機能構成図
【発明を実施するための形態】
【0008】
―第1の実施の形態―
以下、図1〜図6を参照して、本発明に係る演算装置の第1の実施の形態を説明する。
【0009】
図1は、本発明に係る演算装置1を含む車両9のハードウエア構成図である。車両9は、演算装置1と、センサ8と、自己位置推定装置7と、通信部6とを備える。演算装置1は、中央演算装置であるCPU11、読み出し専用の記憶装置であるROM12、読み書き可能な記憶装置であるRAM13、不揮発性の記憶装置である記憶部14、およびインタフェース15とを備える。CPU11がROM12に格納されるプログラムをRAM13に展開して実行することで後述する複数の機能を実現する。
【0010】
ただし演算装置1は、CPU11、ROM12、およびRAM13の組み合わせの代わりに書き換え可能な論理回路であるFPGA(Field Programmable Gate Array)や特定用途向け集積回路であるASIC(Application Specific Integrated Circuit)により実現されてもよい。また演算装置1は、CPU11、ROM12、およびRAM13の組み合わせの代わりに、異なる構成の組み合わせ、たとえばCPU11、ROM12、RAM13とFPGAの組み合わせにより実現されてもよい。インタフェース15は、車両9に搭載される他の装置と情報を授受する通信インタフェースであり、たとえばCAN(登録商標)やIEEE802.3などの通信規格に対応する。
【0011】
センサ8は、たとえばカメラやレーザレンジファインダやレーダやソナーである。センサ8は、単一のセンサ素子を搭載してもよいし、複数のセンサ素子を搭載してもよい。またセンサ8は、センシングして得られた情報に演算処理を施して特徴的な情報を有する特徴点を抽出し、センシング情報として演算装置1に出力する。センシング情報には、少なくとも車両9と特徴点の位置関係の情報が含まれる。ただしセンサ8の出力は仕様により異なる。詳しくは後述する。
【0012】
自己位置推定装置7は、衛星航法システムを構成する複数の衛星から電波を受信し、その電波に含まれる信号を解析することで車両9の位置、すなわち緯度と経度を算出する。自己位置推定装置7は算出した緯度と経度を演算装置1に出力する。通信部6は、無線通信により車両9の外部と通信を行う。
【0013】
(センサ8の出力)
本実施の形態におけるセンサ8は様々なセンサ素子を用いることができる。また、同一種類のセンサ素子であっても、物理的な仕様やソフトウエアの仕様によりその出力は大きく異なる。なお、物理的な仕様やソフトウエアの仕様を複数切り替えることができる場合であっても、本実施の形態ではセンサの仕様の一形態として扱う。すなわち本実施の形態における「仕様」の概念には、任意に変更可能な「設定」も含まれる。
【0014】
たとえばセンサ8にカメラが含まれる場合に、センサ8は車両9の周囲を撮影して得られた撮影画像を対象として物体を検出し、検出した物体の名称と車両9との相対位置を演算装置1に出力する。この際にセンサ8は、物体のコーナー特徴点を検出してそれぞれのコーナー特徴点の位置をその物体の位置として出力してもよい。さらにセンサ8は、検出した物体の重心を推定して重心の位置をその物体の特徴点の位置として出力してもよい。検出した物体が道路外側線などのいわゆる白線の場合には、検出した白線の位置の情報を仕様に定められた条件で出力する。
【0015】
図2は、センサ8の出力を説明する概念図である。図2(a)はセンサ8がセンシングにより取得した撮影画像である。センサ8は、図2(a)に示す撮影画像が得られた場合に、その仕様により図2(b)に示す出力をする場合もあるし、図2(c)に示す出力を行う場合もある。図2(b)に示す出力例は、1本の白線について特徴点を1点のみ設定する例である。図2(c)に示す出力例は、1本の白線について所定の間隔で複数の特徴点を設定する例である。なおこの「所定の間隔」の具体的な値も使用により設定される。
【0016】
(機能構成)
図3は、演算装置1の機能構成図である。ただし図3には、記憶部14に格納される情報も記載している。演算装置1はその機能として受信部111と、推定部112と、判定部113と、センサ利用部114とを備える。なお、受信部111、推定部112、判定部113、およびセンサ利用部114のいずれもCPU11を用いて実現されるが、少なくとも受信部111は、インタフェース15も用いて実現される。
【0017】
受信部111は、センサ8がセンシングして得られた出力であるセンシング情報、および自己位置推定装置7が算出する緯度および経度を受信する。推定部112は、後述する地図情報141およびセンサ仕様142を用いて、得られると期待されるセンサ8の出力である推定出力を推定する。判定部113は、推定出力とセンシング情報とを比較して、センシング情報の採否を判断する。判定部113は、採用すると判断したセンシング情報のみをセンサ利用部114に出力し、採用しないと判断したセンシング情報を破棄する。センサ利用部114は、センサ8が出力するセンシング情報を利用する任意のアプリケーションである。センサ利用部114はたとえば、センシング情報を用いて車両9の操舵および制動を制御する。ただしセンサ利用部114はセンシング情報をそのまま演算装置1の外部に出力してもよい。
【0018】
記憶部14には、地図情報141およびセンサ仕様142が格納される。地図情報141とは、あらかじめ作成された道路地図データベースであり、地形上の代表点であるノードの緯度と経度、ノード同士を接続する道路の幅の情報などが含まれる。地図情報141は、車両の経路検索に用いられる、いわゆるカーナビ用の地図を用いることもできるし、より高精度な地図を用いることもできる。また地図情報141は、「地形の特徴情報」と言い換えることもできる。詳しくは後述するが、地図情報141を用いて道路の特徴点を算出できる。センサ仕様142とは、センサ8の仕様であり、少なくともセンサ8が出力するセンシング情報の出力条件が含まれる。
【0019】
(地図情報)
図4は、地図情報141の一例を示す図である。地図情報141は複数のレコードから構成され、各レコードは、ノード名、緯度、経度、方位、および道路幅のフィールドを有する。ノード名は、地形上の代表点であるノードの識別情報である。ノードは、たとえば、ノード順の指定で自動車の走行経路が指定できるように、交差点の進行方向の候補ごとに設けられてもよい。緯度および経度は、同一のレコードに名称が記載されたノードの緯度および経度である。方位は、同一のレコードに名称が記載されたノードから車線が伸びていく方向を示す。方位は、たとえば北を0度、西を90度とした0度〜360度の角度で設定してもよいし、方位を「北西」などの名称で設定してもよい。道路幅は、同一のレコードに名称が記載されたノードから次のノードへの道幅を示す。
【0020】
(ノードとエリアの例)
図5は、動作例の説明に用いるノードとエリアの一例を示す図である。図5に例示する道路は格子状であり、格子の交点にN1〜N12のノードが設定されている。本実施の形態では、それぞれのノード間を評価エリアとする。たとえば、ノードN1とノードN2の間が評価エリアA12である。また、ノードN1とノードN5の間が評価エリアA15である。図5では、評価エリアA12の一部と評価エリアA15の一部が重複しているが、このように評価エリア同士の一部が重複してもよいし、評価エリアはそれぞれが重複しないように設定されてもよい。
【0021】
(フローチャート)
図6は、演算装置1の動作を示すフローチャートである。なお、本フローチャートの動作は、たとえば、予め決められた所定の周期で実行される。まずステップS301では、受信部111は、センサ8からセンシング情報を受信し、自己位置推定装置7から車両9の緯度・経度・方位の情報を受信する。続くステップS302では推定部112は、評価する評価エリアを特定してステップS303に進む。たとえば推定部112は、車両9が存在する評価エリアを評価対象の評価エリアとする。ただし推定部112は、車両9が存在する評価エリアに加えて、車両9の進行方向前方に存在する評価エリアや車両9の左右の評価エリアを評価対象の評価エリアとしてもよい。
【0022】
ステップS303では推定部112は、ステップS302において決定した評価エリアから1つの評価エリアを処理対象として決定する。後述するようにステップS303以降はステップS302において決定した評価エリアの数だけ繰り返し実行されるので、最終的にはステップS302において決定した評価エリアは全て処理対象となる。処理対象とする評価エリアは、評価エリアの名称の辞書順でもよいしランダムでもよい。ただし推定部112は、ステップS303における処理では、すでに処理対象として決定された評価エリアは、処理対象から除外する。
【0023】
続くステップS304では推定部112は、処理対象の評価エリアの推定出力を推定する。なお前述のとおり、この推定出力は地図情報とセンサの仕様に基づき算出される。続くステップS305では判定部113は、処理対象の評価エリアにおいて、ステップS301において受信した特徴点の数とステップS304において推定した推定出力の特徴点の数が略同一であるか否かを判断する。判定部113は、センサ出力の特徴点の数と推定出力の特徴点の数が略同一であると判断すると、ステップS310においてセンサ出力を採用してステップS309に進む。
【0024】
なお判定部113は、採用を決定したセンサ出力を即座にセンサ利用部114に出力してもよいし、図6に示すフローチャートの最後の処理としてまとめてセンサ利用部114に出力してもよい。判定部113は、センサ出力の特徴点の数と推定出力の特徴点の数が略同一ではないと判断するとステップS306に進む。たとえば、センサ出力の特徴点の数が推定出力の特徴点の数の0.8倍〜1.2倍の場合はステップS305が肯定判断される。
【0025】
ステップS306では判定部113は、推定出力の特徴点の数がセンサ出力の特徴点の数よりも十分に多いか否かを判断する。判定部113は、推定出力の特徴点の数がセンサ出力の特徴点の数よりも十分に多いと判断する場合は、ステップS311において道路が廃止されたことを記憶部14に記録してステップS309に進む。たとえば、センサ出力の特徴点の数が推定出力の特徴点の数の0.2倍以下の場合にステップS306は肯定判断される。なおステップS311では処理対象の評価エリアにおけるセンサ出力は破棄される。判定部113は、推定出力の特徴点の数がセンサ出力の特徴点の数よりも十分に多くはないと判断する場合は、ステップS307に進む。
【0026】
ステップS307では判定部113は、推定出力の特徴点の数がセンサ出力の特徴点の数よりも十分に少ないか否かを判断する。判定部113は、推定出力の特徴点の数がセンサ出力の特徴点の数よりも十分に少ないと判断する場合は、ステップS312において道路が新設されたことを記憶部14に記録して、さらにセンサ出力を採用してステップS309に進む。たとえば、センサ出力の特徴点の数が推定出力の特徴点の数の5倍以上の場合はステップS307が肯定判断される。判定部113は、推定出力の特徴点の数がセンサ出力の特徴点の数よりも十分に少なくないと判断する場合は、ステップS308に進む。
【0027】
ステップS308では判定部113は、センサ出力を採用し、センサの出力にノイズが含まれていることからセンサが汚れていることを記憶部14に記録してステップS309に進む。ステップS309では判定部113は、全エリアを処理したか否か、すなわちステップS302において決定した全ての評価エリアを処理対象としたか否かを判断する。推定部112は、全エリアを処理していないと判断する場合はステップS303に戻り、全エリアを処理したと判断する場合は図6に示す処理を終了する。
【0028】
上述した第1の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)演算装置1は、センサ8と接続されセンサ8がセンシングして得られた出力であるセンシング情報を受信する受信部111と、地図情報141を格納する記憶部14と、センサ8の仕様および地図情報141を用いて、得られると期待されるセンサ8の出力である推定出力を推定する推定部112と、推定出力と、センシング情報とを比較して、センシング情報の採否を判断する判定部113とを備える。そのため地図情報141と外界情報とが一致しない場合に外界情報の採否を判断できる。
【0029】
(2)センシング情報および推定出力には特徴を有する点である特徴点の位置情報が含まれる。判定部113は、所定のエリアにおけるセンシング情報の特徴点の数と、所定のエリアにおける推定出力の特徴点の数とを比較してセンシング情報の採否を判断する。そのため、特徴点の1つずつを比較するのではなく、定められた領域における特徴点の数、すなわち特徴点の密度を用いて簡易に判断ができる。
【0030】
(3)判定部113は、所定のエリアにおいて、センシング情報の特徴点の数と推定出力の特徴点の数とが略同一の場合(図6のステップS306:YES)、およびセンシング情報の特徴点の数が推定出力の特徴点の数よりも十分に多い場合(図6のステップS307:YES)にセンシング情報を採用する。そのため、地図情報141が正しく、かつセンサ8の出力が妥当な場合(図6のステップS306:YES)だけでなく、新設された道路が地図情報141に反映されていない場合であってもセンサ8のノイズでは確率論的に説明できないほど特徴点が多い場合(図6のステップS307:YES)にも、センサ8の出力を採用できる。
(【0031】以降は省略されています)

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