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公開番号2025130906
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-09
出願番号2024028284
出願日2024-02-28
発明の名称車両の姿勢角推定装置
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類B60W 40/10 20120101AFI20250902BHJP(車両一般)
要約【課題】車両が荒れた路面上を走行した場合でも、車両の姿勢を推定することができる。
【解決手段】車両(1)に、カメラを備えたスタートラッカ―(20)と、慣性センサ(21)が搭載されている。車両(1)の姿勢角の変動量が、予め設定された変動量よりも小さいときには、カメラにより星空が撮影されて星空の画像データが生成され、車両(1)の姿勢角の変動量が、予め設定された変動量を超えているときには、カメラによる星空の撮影が中止される。生成された画像データから得られた星の配列と恒星カタログに基づいて車両(1)の姿勢角が推定される。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
カメラにより撮影された星空の画像データを出力するために車両に搭載されたスタートラッカ―と、車両に搭載された慣性センサと、プロセッサとを具備し、
該プロセッサは、
該慣性センサから出力される角速度信号から車両の姿勢角の変動量を求め、
該車両の姿勢角の変動量が、予め設定された変動量よりも小さいときには、カメラにより星空を撮影して星空の画像データを生成させ、
該車両の姿勢角の変動量が、予め設定された変動量を超えているときには、カメラによる星空の撮影を中止し、
生成された該画像データから得られた星の配列と恒星カタログに基づいて車両の姿勢角を推定する車両の姿勢角推定装置。
続きを表示（約 880 文字）【請求項２】
該車両の姿勢角の変動量が、該慣性センサにより検出されたロール角速度およびピッチ角速度の双方の変動量から求められる請求項１に記載の車両の姿勢角推定装置。
【請求項３】
該プロセッサは、
該車両の姿勢角の変動量が、予め設定された時間の間、継続的に予め設定された変動量よりも小さいときには、カメラにより星空を撮影して星空の画像データを生成させる請求項１に記載の車両の姿勢角推定装置。
【請求項４】
該予め設定された変動量が、予め設定された第１の変動量と、該予め設定された第１の変動量よりも大きい予め設定された第２の変動量とにより構成し、
該プロセッサは、
該車両の姿勢角の変動量が、予め設定された第１の変動量未満のときに、カメラにより星空を基準シャッター速度で撮影すると共に基準の露光感度で星空の画像データを生成させ、
該車両の姿勢角の変動量が、該予め設定された第１の変動量以上で該予め設定された第２の変動量以下のときには、カメラにより星空を基準シャッター速度よりも早い速度で撮影すると共に基準の露光感度よりも高い露光感度で星空の画像データを生成させ、
該車両の姿勢角の変動量が、該予め設定された第２の変動量を超えているときに、カメラによる星空の撮影を中止させる請求項１に記載の車両の姿勢角推定装置。
【請求項５】
該プロセッサは、
該車両の姿勢角の変動量が、予め設定された時間の間、継続的に予め設定された第１の変動量未満のときに、カメラにより星空を基準シャッター速度で撮影すると共に基準の露光感度で星空の画像データを生成させ、
該車両の姿勢角の変動量が、予め設定された時間の間、継続的に該予め設定された第１の変動量以上で該予め設定された第２の変動量以下のときには、カメラにより星空を基準シャッター速度よりも早い速度で撮影すると共に基準の露光感度よりも高い露光感度で星空の画像データを生成させる請求項１に記載の車両の姿勢角推定装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は車両の姿勢角推定装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
カメラにより撮影された星空の画像データを出力するスタートラッカ―と加速度センサが車両に搭載されており、スタートラッカ―から出力された画像データと加速度センサから得られた情報に基づいて、車両位置を同定するようにした位置同定システムが公知である（例えば特許文献１を参照）。このようにスタートラッカ―を用いると、スタートラッカ―からの出力画像データから取得される星の配列と、予め用意されている恒星カタログとのパターンマッチング処理を行うことにより、スタートラッカ―を搭載した車両等の位置や姿勢を推定可能となる。このスタートラッカ―は、車両等が静止した状態で使用されることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１４４０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、砂漠のようなオフロードにおいて車両を高速で走行させる場合、特に夜は、車両の姿勢を正しく認識しづらくなる。この場合、スタートラッカ―を車両に搭載しておくと、このスタートラッカ―により車両の姿勢を推定することが可能となる。ところが、スタートラッカ―を車両に搭載した場合、車両が荒れた路面上を走行し、車体が激しく振動して、車両の姿勢が瞬時で大きく変動し続けると、カメラによって正しく恒星写真を撮影できなくなり、そのため、車両の姿勢を推定することができなくなるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような問題を解決するために、本発明によれば、カメラにより撮影された星空の画像データを出力するために車両に搭載されたスタートラッカ―と、車両に搭載された慣性センサと、プロセッサとを具備し、
プロセッサは、
慣性センサから出力される角速度信号から車両の姿勢角の変動量を求め、
車両の姿勢角の変動量が、予め設定された変動量よりも小さいときには、カメラにより星空を撮影して星空の画像データを生成させ、
車両の姿勢角の変動量が、予め設定された変動量を超えているときには、カメラによる星空の撮影を中止し、
生成された画像データから得られた星の配列と恒星カタログに基づいて車両の姿勢角を推定する車両の姿勢角推定装置が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
車両が荒れた路面上を走行した場合でも、車両の姿勢を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、車両の機能構成を示す図である。
図２は、図解的に示したスタートラッカ―の側面図である。
図３は、ロール角速度、ピッチ角速度の変化等を示すタイムチャートである。
図４は、車両の姿勢角推定処理を実行するためのフローチャートである。
図５は、車両の姿勢角推定処理を実行するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、車両１の機能構成を示している。なお、この車両１は、手動運転および自動運転のいずれの運転も可能である。図１を参照すると、１０は車両１の駆動輪に駆動力を与えるための車両駆動部、１１は車両１を制動するための制動装置、１２は車両１を操舵するための操舵装置、１３は車両１内に搭載された電子制御ユニットを夫々示す。図２に示されるように、電子制御ユニット１３はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス１４によって互いに接続されたＣＰＵ（プロセッサ）１５、ＲＯＭおよびＲＡＭからなるメモリ１６および入出力ポート１７を具備する。また、電子制御ユニット１３には通信装置１８が接続されている。
【０００９】
一方、図１に示されるように、車両１の屋根上には、星空を撮影可能なスタートラッカ―２０が搭載されている。また、車両１には、前後方向の加速度、横方向の加速度、上下方向の加速度、ロール角速度、ピッチ角速度、ヨー角速度を検出可能な慣性センサ２１が搭載されている。また、車両１には、その他の各種センサ２２が搭載されている。この各種センサ２２は、車両１の状態を検出するセンサおよび車両１の周辺を検出するセンサを含んでいる。この場合、車両１の状態を検出するセンサとしては、速度センサ、方位角センサ、地磁気センサ等が用いられており、車両１の周辺を検出するセンサとしては、車両１の前方、側方、後方を撮影するカメラ、および、車両１の前方、側方、後方を検知するライダー（LIDAR）、レーダー、クリアランスソナー等が用いられている。
【００１０】
また、図１に示されるように、車両１には、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System：全球測位衛星システム）受信装置２３、地図データ記憶装置２４、ナビゲーション装置２３、および、車両１の姿勢を表示する表示装置２６が搭載されている。ＧＮＳＳ受信装置２３は、複数の人工衛星から得られる情報に基づいて、車両１の現在位置（例えば車両１の緯度及び経度）を検出することができ、このＧＮＳＳ受信装置２３として、例えば、ＧＰＳ受信装置が用いられる。また、地図データ記憶装置２４には、車両１の走行に必要な地図データ等が記憶されている。スタートラッカ―２０、慣性センサ２１、各種センサ２２、ＧＮＳＳ受信装置２３、地図データ記憶装置２４、ナビゲーション装置２５および表示装置２６は、電子制御ユニット１３に接続されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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