车载装置及推定方法制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于能够通过卡尔曼滤波器高精度地推定车辆的状态。导航装置(1)具有：基于来自传感器的输出而观测与车辆的变动相关的观测量的观测部(21)；和通过卡尔曼滤波器来推定表示车辆状态的状态量的推定部(22)，推定部(22)计算出车辆的状态量的预测值，通过作为与观测量具有微积分关系的状态量的误差而输入了观测量的误差的卡尔曼滤波器，计算出预测值的误差协方差矩阵，基于计算出的预测值和预测值的误差协方差矩阵，通过卡尔曼滤波器来计算出车辆的状态量的推定值和推定值的误差协方差矩阵。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】车载装置及推定方法
本专利技术涉及车载装置及推定方法。
技术介绍
作为本
的
技术介绍
，具有日本特开2000-55678号公报(专利文献1)。在专利文献1中，记载了“具有卡尔曼滤波器(误差推定部15)，该卡尔曼滤波器将基于移动距离、方位变化量而由相对轨迹运算部13、绝对位置运算部14计算出的推定导航数据(车速、绝对方位、绝对位置)、与来自GPS接收机8的GPS测位数据(速度、方位、位置)之差作为观测值(其中该移动距离、方位变化量是根据车速传感器4、陀螺仪6(gyro)中的检测值而由移动距离运算部11、方位变化量运算部12计算出的)，作为该状态量之一，设定从陀螺仪输出向角速度转换的转换增益的误差(增益误差)。根据通过该卡尔曼滤波器求出的增益误差的推定值，对使用陀螺仪输出及转换增益而计算出的方位变化量进行修正”。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2000-55678号公报
技术实现思路
然而，根据基于车速脉冲和来自陀螺仪等传感器的输出而观测的速度和角速度等观测量求出的移动距离和方位变化量存在由于时间推移而误差累积的情况。在专利文献1中，关于通过考虑了累积的误差的卡尔曼滤波器来推定车辆状态的技术没有公开，而无法通过卡尔曼滤波器高精度地推定车辆的状态。于是，本专利技术的目的在于能够通过卡尔曼滤波器高精度地推定车辆的状态。为了实现上述目的，车载装置是搭载于车辆的车载装置，其特征在于，具有：观测部，其基于来自传感器的输出，观测与上述车辆的变动相关的观测量；和控制部，其通过卡尔曼滤波器来推定表示上述车辆的状态的状态量，上述控制部计算出上述车辆的上述状态量的预测值，通过作为与上述观测量具有微积分关系的上述状态量的误差而输入了上述观测量的误差的上述卡尔曼滤波器，计算出上述预测值的误差，基于计算出的上述预测值和上述预测值的误差，通过上述卡尔曼滤波器计算出上述车辆的上述状态量的推定值和上述推定值的误差。专利技术效果根据本专利技术，能够通过卡尔曼滤波器高精度地推定车辆的状态。附图说明图1是表示导航装置的结构的框图。图2是表示导航装置的动作的流程图。图3是表示车辆状态推定处理中的推定部的动作的流程图。图4是用于说明基于推定出的车辆状态的地图匹配(map-matching)的处理的图。具体实施方式图1是表示导航装置1(车载装置)的结构的框图。导航装置1是搭载于车辆的车载装置，遵照搭乘于车辆的用户的操作，来执行地图显示、地图中车辆的当前位置显示、到达目的地为止的路径搜索、路径引导等。此外，导航装置1可以固定于车辆的仪表板等，也可以相对于车辆而可装拆。如图1所示，导航装置1具有：控制部2、存储部3、触摸面板4、GPS接收部5、车速传感器6(传感器)、陀螺仪传感器7(角速度传感器、传感器)和加速度传感器8(传感器)。控制部2具有CPU(CentralProcessingUnit，中央处理器)、ROM(ReadOnlyMemory，只读存储器)、RAM(RandomAccessMemory，随机存取存储器)、其他控制电路等，控制导航装置1的各部分。控制部2通过执行ROM或存储部3等中所存储的控制程序，作为后述的观测部21及推定部22而发挥功能。存储部3具有硬盘、EEPROM(ElectricallyErasableProgrammablereadonlymemory，带电可擦可编程只读存储器)等非易失性存储器，能够重写地存储数据。存储部3除了存储由控制部2执行的控制程序以外，还存储地图数据3a。地图数据3a具有：与表示交叉点或道路网上的其他连接点的节点相关的节点信息、与表示节点与节点之间的道路区间的链路相关的链路信息、地图的显示所涉及的信息等。链路信息按每条链路而至少包含与链路的位置相关的信息、和与链路的方位相关的信息。触摸面板4具有显示面板4a和触摸传感器4b。显示面板4a由液晶显示屏或EL(ElectroLuminescent，电致发光)显示屏等构成，在控制部2的控制下，将各种信息显示到显示面板4a上。触摸传感器4b重叠地配置在显示面板4a上，检测用户的触摸操作，将表示被触摸操作了的位置的信号输出到控制部2。控制部2基于来自触摸传感器4b的输入，执行与触摸操作相对应的处理。GPS接收部5经由GPS天线5a接收来自GPS卫星的GPS电波，根据叠加于GPS电波的GPS信号，通过运算获取车辆的位置、和车辆行进方向的方位(以下表述成“车辆方位”)。GPS接收部5将表示车辆位置的信息及表示车辆方位的信息输出到控制部2。车速传感器6检测车辆的车速，将表示检测出的车速的信号输出到控制部2。陀螺仪传感器7例如由振动陀螺仪构成，检测基于车辆转弯产生的角速度。陀螺仪传感器7将表示检测出的角速度的信号输出到控制部2。加速度传感器8检测作用于车辆的加速度(例如车辆相对于行进方向的倾斜)。加速度传感器8将表示检测出的加速度的信号输出到控制部2。如图1所示，控制部2具有观测部21和推定部22。观测部21基于从车速传感器6、陀螺仪传感器7及加速度传感器8输出的信号，来观测与车辆的变动相关的观测量。在本实施方式中，观测部21基于从车速传感器6输出的表示车速的信号，观测车辆的速度(观测量)来作为观测量。观测部21通过规定的运算，根据表示车速的信号，来计算出车辆的速度和车辆的速度的误差。该计算出的车辆的速度的误差是在根据该速度求出的移动距离中累积的误差。另外，观测部21基于从陀螺仪传感器7输出的表示角速度的信号，观测基于车辆转弯产生的角速度(观测量)来作为观测量。观测部21通过规定的运算，根据表示角速度的信号，来计算出车辆的角速度和车辆的角速度的误差。该计算出的车辆的角速度的误差是在根据该角速度求出的方位变化量中累积的误差。另外，观测部21基于从加速度传感器8输出的表示加速度(观测量)的信号，观测车辆的加速度来作为观测量。观测部21通过规定的运算，根据表示加速度的信号，来计算出车辆的加速度和车辆的加速度的误差。该计算出的车辆的加速度的误差是在根据该加速度求出的速度中累积的误差。另外，观测部21基于从GPS接收部5输出的表示车辆的位置的信息和表示车辆的方位的信息，观测车辆的位置和车辆的方位。推定部22基于由观测部21观测的车辆的速度、车辆的加速度、车辆的角速度、车辆的位置以及车辆的方位，通过卡尔曼滤波器来推定表示车辆的状态的状态量。在本实施方式中，推定部22将车辆的位置、车辆的方位、车辆的速度以及车辆的角速度作为车辆的状态量来进行推定。控制部2基于由推定部22推定出的车辆的状态量，来执行成为地图匹配的对象的链路的评价，这将在后叙述。此外，由推定部22推定的车辆的速度相当于车辆的状态量。另外，由观测部21观测的车辆的速度相当于观测量。同样地，由推定部22推定的车辆的角速度相当于车辆的状态量。另外，由观测部21观测的车辆的角速度相当于观测量。在此，说明基于卡尔曼滤波器对基本的车辆的状态量的推定。在本实施方式中，通过卡尔曼滤波器推定的车辆的状态量是车辆的位置、车辆的方位、车辆的速度及车辆的角速度。以下示出推定的车辆的各状态量。x：车辆位置的x坐标y：车辆位置的y坐标θ：车辆的方位v：车辆的速度ω：车辆的角速度在此，若将用矢量表示车辆的状态量的状态矢量设为(x，y，θ，v，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车载装置，搭载于车辆，所述车载装置的特征在于，具有：基于来自传感器的输出而观测与所述车辆的变动相关的观测量的观测部；和通过卡尔曼滤波器来推定表示所述车辆的状态的状态量的推定部，所述推定部计算出所述车辆的所述状态量的预测值，通过作为与所述观测量具有微积分关系的所述状态量的误差而输入了所述观测量的误差的所述卡尔曼滤波器，计算出所述预测值的误差，基于计算出的所述预测值和所述预测值的误差，通过所述卡尔曼滤波器来计算出所述车辆的所述状态量的推定值和所述推定值的误差。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.01 JP 2016-0387401.一种车载装置，搭载于车辆，所述车载装置的特征在于，具有：基于来自传感器的输出而观测与所述车辆的变动相关的观测量的观测部；和通过卡尔曼滤波器来推定表示所述车辆的状态的状态量的推定部，所述推定部计算出所述车辆的所述状态量的预测值，通过作为与所述观测量具有微积分关系的所述状态量的误差而输入了所述观测量的误差的所述卡尔曼滤波器，计算出所述预测值的误差，基于计算出的所述预测值和所述预测值的误差，通过所述卡尔曼滤波器来计算出所述车辆的所述状态量的推定值和所述推定值的误差。2.如权利要求1所述的车载装置，其特征在于，所述推定部通过输入了上次计算出的所述状态量的所述推定值的误差与作为所述状态量的误差而输入的所述观测量的误差的协方差的所述卡尔曼滤波器，计算出所述预测值的误差。3.如权利要求1或2所述的车载装置，其特征在于，所述观测部基于来自检测所述车辆的速度的车速传感器的输出，观测所述车辆的速度，所述推定部通过作为所述车辆的位置的误差而输入了所述车辆的速度的误差的所述卡尔曼滤波器，计算出所述预测值的误差。4.如权利要求1或2所述的车载装置，其特征在于，所述观测部基于来自检测所述车辆的角速度的角速度传感器的输出，观测所述车辆的角速度，所述推定部通过作为所述车辆的方位的误差而输入了所述车辆的角速度的误差的所述卡尔曼滤波器，计算出所述预测值的误差。5.如权利要求1或2所述的车载装置，其特征在于，所述观测部基于来自检测所述车辆的加速度的加速度传感器的输出，观测所述车辆的加速度，所述推定部...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈田和弘，
申请(专利权)人：歌乐株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP