CN114721021A - 定位装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供即使在低速区也能够高精度地确定车辆的位置的定位装置。本发明的定位装置拍摄车辆的前方的图像，获取车辆的位置信息，根据图像包含的车道的位置、获取到的车辆的位置信息、地图信息，来估计车辆的第一位置，根据最新确定的车辆的位置、车辆的移动量，来估计车辆的第二位置，将第一位置和第二位置合成，来确定车辆的位置。在此，在该车辆正以既定速度以下的速度行驶的情况下，对第二位置赋予权重并将第一位置和第二位置合成，得到车辆的位置。

Description

定位装置
技术领域
本发明涉及定位装置，例如用于进行自动驾驶的车辆等。
背景技术
在车辆的自动驾驶中，由传感器监视车辆的特定方向或全部方向，还监视驾驶员的状态、车辆的行驶状态，根据这些监视结果来控制在适当的路径中、适当的速度时车辆的自动驾驶。在这种自动驾驶中，对自动驾驶进行控制的车辆控制装置(或者，也称为自动驾驶系统)例如能够根据图像来识别道路的分界标线，并能够结合使用导航卫星而得到的位置信息来识别该车辆在道路上更精确的位置。
除了这样识别出的位置以外，还对从基准位置起的移动方向和移动量进行积分来估计位置。并且，提出了如下技术：综合通过这些不同方法获取到的位置，将其结果作为位置来使用(专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2020-56701号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，在识别所述分界标线来估计位置的技术中，有时会因道路的分界标线的识别结果，而导致所识别出的在道路的宽度方向上的位置发生偏移。例如，有时会在下坡等处在车道的两侧描画虚线由此进行催促减速的提示。在这种情况下，当将减速提示的虚线被识别为分界标线时，所识别出的在道路的宽度方向上的位置会从原本的位置偏移同分界标线与减速提示之间的间隔相应的量。在道路的宽度方向上的位置偏移例如会导致基于偏移量而判断为压到了分界标线或者进入了相邻车道。并且，所述判断有时会导致进行对自动驾驶的介入等原本不需要的动作或控制，例如对转向的介入、自动驾驶等级的转变(例如，降低)。该宽度方向上的位置偏移例如容易发生在仅依赖于车道的一侧的分界标线来确定在宽度方向上的位置的状况下，特别是在低速区中容易发生这种状况。
本发明是鉴于上述实施方式而完成的，其目的在于，提供即使在低速区也能高精度地确定位置的定位装置。
用于解决问题的方案
为了实现上述目的，本发明具有以下结构。
即，根据本发明的一方式，提供一种定位装置，其特征在于，具备：
拍摄部件，其拍摄车辆的前方的图像；
位置信息获取部件，其获取所述车辆的位置信息；
第一位置估计部件，其根据所述图像包含的车道的位置、所获取到的所述车辆的位置信息、地图信息，来估计所述车辆的第一位置；
第二位置估计部件，其根据最新确定的位置和所述车辆的移动量，来估计所述车辆的第二位置；以及
定位部件，其将所述第一位置和所述第二位置合成，来确定位置，
在所述车辆正以既定速度以下的速度行驶的情况下，所述定位部件对所述第二位置赋予权重，将所述第一位置和所述第二位置合成。
发明的效果
根据本发明，即使在低速区也能够高精度地确定位置。
附图说明
图1是示出实施方式的自动驾驶车辆的车辆系统的结构的图。
图2是车辆控制系统(控制单元)的功能框图。
图3是示出位置识别部的结构的框图。
图4是示出位置识别部具有的互补滤波器的时间常数与速度的关系一例的图。
图5是示出因位置识别部具有的互补滤波器的时间常数而引起特性的变化一例的图。
图6是示出应用本发明而得到的位置随时间变化一例的图。
附图标记说明
2：控制单元；130：自动驾驶状态控制部；160：行驶控制部。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式详细进行说明。另外，以下实施方式并不限定权利要求所涉及的发明，另外在实施方式中说明的特征的组合不一定必须全部包含在发明中。在实施方式中说明的多个特征中的两个以上的特征可以任意组合。另外，对同一或者同样的结构标注同一附图标记，省略重复说明。
[第一实施方式]
自动驾驶的概要
首先，说明自动驾驶一例的概略。在自动驾驶中，驾驶员一般在行驶前从搭载于车辆的导航系统设定目的地，由服务器、导航系统预先确定至目的地为止的路径。当车辆起步时，车辆所具有的由ECU等构成的车辆控制装置(或者驾驶控制装置)使车辆沿该路径行驶到目的地。在此期间，根据路径、道路状况等外部环境、驾驶员(或者，有时也称为驾驶者)的状态等来适时地确定适当的行动，为了进行该行动，例如进行驱动控制、转轮控制、制动控制等来使车辆行驶。有时也将这些控制统称为行驶控制。
在自动驾驶中，根据自动化率(或者要求驾驶员进行工作的量)而有数个控制状态(也称为自动驾驶控制状态的等级，或者简称为状态)。一般来说，自动驾驶控制状态的等级越高因而自动化等级越高，则要求驾驶员进行的工作(即负荷)越减轻。例如，在本例子中最上位的控制状态(第二控制状态，也称为等级3)时，驾驶员(驾驶者)可以注意驾驶以外的情形。例如在因高速道路上拥堵而跟随前方行驶车辆的情况等不太复杂的环境下执行最上位的控制状态，但在本实施方式中也可以在障碍物少的高速道路上巡航行驶中应用最上位的控制状态。另外，在其下位的第一控制状态(也称为等级2)时，驾驶员可以不把持方向盘，但需要注意周围的状况等。该第一控制状态也可以应用于在高速道路等上巡航行驶的情况等。另外，能够由驾驶员状态检测摄像头41a(参照图1)来检测驾驶者正在注意周围的情形，能够由电容式的方向盘把持传感器(未图示)来检测驾驶者正在把持方向盘的情形。驾驶员状态检测摄像头41a例如可以识别驾驶员的瞳孔来判定其正在看的方向，但也可以是简单地识别面部并将面部朝向的方向估计为驾驶员正在看的方向。
并且，在其下位的控制状态(有时也称为等级1等)时，驾驶员可以不进行方向盘操作、节流操作，但需要防备驾驶控制从车辆交还给驾驶员(也称为接管、驾驶交接)而把持方向盘，并且注意行驶环境。并且，其下位控制状态(有时也称为等级0等)是手动驾驶，包括自动化的驾驶辅助。车辆根据所检测到的该车辆的状态、外界的状况来切换这种自动驾驶的等级。例如，车辆在根据所确定的该车辆的位置(有时也称为自身位置)判定为车辆压到车道的分界标线的情况下，使自动驾驶的等级从等级3下降到等级2，或者从等级2下降到等级1。
车辆控制装置的结构
图1是本发明一实施方式涉及的车辆控制装置的框图，车辆控制装置用于控制车辆1。在图1中以俯视图和侧视图示出车辆1的概略。作为一例，车辆1是轿车型的四轮乘用车。
图1的控制装置包括控制单元2。控制单元2包括以能够通过车内网络进行通信的方式连接的多个ECU 20～29。各ECU包括以CPU为代表的处理器、半导体存储器等存储设备、与外部设备连接的接口等。在存储设备中存储处理器执行的程序、处理器在处理中使用的数据等。各ECU也可以具备多个处理器、存储设备和接口等。
以下，对各ECU 20～29所承担的功能等进行说明。另外，ECU的个数、所承担的功能能够在车辆1中适当地设计，能够比本实施方式进一步细化或者比本实施方式进一步整合。
ECU 20执行与车辆1的自动驾驶相关的控制。在自动驾驶中，对车辆1的转轮和加减速中的至少一方进行自动控制。在后述的控制例中，对转轮和加减速双方进行自动控制。
ECU 21是控制转向装置3的转向ECU。转向装置3包括响应于驾驶员对转向盘(也称为方向盘)31进行的驾驶操作(转轮操作)来使前轮进行转轮的机构。另外，转向装置3是电动助力转向装置，包括为了对转轮操作进行辅助或者对前轮进行自动转轮而产生驱动力的电机、用于检测转轮角的转轮角传感器等。在车辆1的驾驶状态为自动驾驶状态的情况下，ECU 21与来自ECU 20的指示对应地对转向装置3进行自动控制，控制车辆1的行进方向。
ECU 22、23控制用于检测车辆周围状况的检测单元41～43并且对检测结果进行信息处理。周围状况也称为周围状态、外部环境等，对这些周围状况进行检测而得到的信息被称为周围状况信息、周围状态信息或者外部环境信息等。另外，将用于检测这些周围状态的检测单元以及对其进行控制的ECU总称为周边监视装置或者周边监视部。检测单元41是拍摄车辆1的前方的摄像头(以下，有时记述为摄像头41)，在本实施方式的情况下，在车辆1的车厢内设置有两个所述摄像头。通过分析摄像头41拍摄到的图像，能够提取目标物的轮廓、道路上的车道的分界标线(白线等)。检测单元41a是用于检测驾驶员的状态的摄像头(以下，有时记述为驾驶员状态检测摄像头41a)，设置为能获得驾驶员的表情，虽然未图示，但其被连接于对其图像数据进行处理的ECU。另外，作为用于检测驾驶员状态的传感器，存在未图示的方向盘把持传感器。由此，能够检测驾驶员是否正在握持方向盘。驾驶员状态检测摄像头41a和方向盘把持传感器210I也总称为驾驶员状态检测部。
检测单元42是激光雷达(LiDAR:Light Detection and Ranging(光探测与测距)，或者Laser Imaging Detection and Ranging(激光成像探测与测距))(以下，有时记述为激光雷达42)，检测车辆1周围的目标物，或者测定与目标物的距离。在本实施方式的情况下，设置有五个激光雷达42，在车辆1前部的各角落部分别设置一个，在后部中央设置一个，在后部各侧方分别设置一个。检测单元43是毫米波雷达(以下，有时记述为雷达43)，检测车辆1周围的目标物，或者测定与目标物的距离。在本实施方式的情况下，设置有五个雷达43，在车辆1的前部中央设置一个，在前部各角落部分别设置一个，在后部各角落部分别设置一个。
ECU 22控制一方的摄像头41和各激光雷达42并且对检测结果进行信息处理。ECU23控制另一方的摄像头41和各雷达43并且对检测结果进行信息处理。由于具有两组对车辆的周围状况进行检测的装置，因此能够提高检测结果的可靠性，另外，由于具有摄像头、激光雷达、雷达等种类不同的检测单元，因此能够对车辆的周边环境(也称为周边状态)进行多方面的分析。
ECU 24对陀螺仪传感器5、GPS传感器24b、通信装置24c进行控制并且对检测结果或者通信结果进行信息处理。陀螺仪传感器5检测车辆1的转弯运动。能够根据陀螺仪传感器5的检测结果、车轮转速等判定车辆1的行进路径。GPS传感器24b检测车辆1的当前位置。即，GPS传感器24b作为车辆的位置信息获取部来发挥功能。通信装置24c与提供地图信息、交通信息的服务器进行无线通信，获取这些信息。ECU 24能够访问在存储设备中构筑的地图信息的数据库24a，ECU 24进行从当前地点至目的地的路线搜索等。也可以通过ECU 24来实现图2所示的本车位置识别部140(也简称为位置识别部140)。
ECU 25具有用于车与车之间通信的通信装置25a。通信装置25a与周边的其它车辆进行无线通信，在车辆间进行信息交换。
ECU 26对动力总成6进行控制。动力总成6是输出使车辆1的驱动轮旋转的驱动力的机构，例如包括发动机和变速器。动力总成6也称为行驶驱动力输出装置6。ECU 26例如与由设置于加速踏板7A的操作检测传感器(即、加速器开度传感器)7a检测到的驾驶者的驾驶操作(加速器操作或者加速操作)对应地控制发动机的输出，或者根据车速传感器7c检测到的车速等信息来切换变速器的档位。在车辆1的驾驶状态为自动驾驶的情况下，ECU 26与来自ECU 20的指示对应地对动力总成6进行自动控制，控制车辆1的加减速。另外，由陀螺仪传感器5检测的各方向的加速度、绕轴的角加速度、以及由车速传感器7c检测的车速等是表示车辆的行驶状态的信息，这些传感器也总称为行驶状态监视部。并且，也可以是，在行驶状态监视部中包括加速踏板7A的操作检测传感器7a、后述的制动踏板7B的操作检测传感器(即、制动踩踏力传感器)7b，但在本例子中，这些检测部与用于检测对其它设备的操作状态的未图示的检测部一并总称为操作状态检测部。
ECU 27控制包括方向指示器8的车灯(前大灯、尾灯等)。在图1的例子的情况下，方向指示器8被设置在车辆1的前部、车门后视镜以及后部。
ECU 28对输入输出装置9进行控制。输入输出装置9进行对驾驶者输出信息以及受理从驾驶者输入的信息。声音输出装置91通过声音对驾驶者告知信息。显示装置92通过显示图像对驾驶者告知信息。显示装置92例如配置于驾驶席正面，构成仪表板等。另外，在此，示例通过声音和显示来告知信息，但也可以通过振动或光来告知信息。输入装置93配置于驾驶者能够操作的位置，是对车辆1进行指示的开关组，但也可以包括声音输入装置。
ECU 29控制制动装置10、驻车制动器(未图示)。制动装置10例如是盘式制动装置，被设置于车辆1的各车轮，对车轮的旋转施加阻力由此使车辆1减速或者停止。ECU 29例如与由设置于制动踏板7B的操作检测传感器7b检测出的驾驶者的驾驶操作(制动操作)对应地控制制动装置10的工作。在车辆1的驾驶状态为自动驾驶的情况下，ECU 29与来自ECU 20的指示对应地对制动装置10进行自动控制，控制车辆1的减速和停止。制动装置10、驻车制动器也能够为了保持车辆1的停止状态而进行工作。另外，在动力总成6的变速器具有驻车锁定机构的情况下，还能够使其进行工作以保持车辆1的停止状态。
车辆控制系统
图2示出本实施方式中的控制单元2的功能结构。控制单元2也称为车辆控制系统，通过以ECU 20为代表的各ECU执行程序等来实现图2所示的各功能块。在图2中，在车辆1中包括：检测设备DD，其包括摄像头41、激光雷达42、雷达43等；导航装置50；GPS传感器24b、通信装置24c、25a；以及车辆传感器60，其包括陀螺仪传感器5、方向盘把持传感器、驾驶员状态检测摄像头41a等。并且，车辆1包括：加速踏板7A；加速器开度传感器7a；制动踏板7B；制动器踩踏量传感器7b；显示装置92；声音输出装置91(例如扬声器)；以及包括自动驾驶切换开关的开关93。并且，在车辆1中搭载有车辆控制系统2、行驶驱动力输出装置6、转向装置3、制动装置220。这些装置或设备通过CAN(Controller Area Network：控制器局域网络)通信线等多路通信线、串行通信线、无线通信网等相互连接。
导航装置50具有GNSS(Global Navigation Satellite System：全球导航卫星系统)接收机、地图信息(导航地图)、作为用户接口发挥作用的触摸屏式显示装置、扬声器、麦克风等。导航装置50通过GNSS接收机确定车辆1(也称为本车辆)的位置，并导出从该位置至用户指定的目的地为止的路径。由导航装置50导出的路径被提供给车辆控制系统2的目标车道确定部110。另外，用于确定车辆1的位置的结构也可以独立于导航装置50而设置。
GPS传感器24b、通信装置24c、25a例如利用蜂窝网、Wi-Fi网、Bluetoot h(蓝牙：注册商标)、DSRC(Dedicated Short Range Communication：专用短程通信)等进行无线通信。车辆控制系统能够通过这些通信装置，例如获取与当前行驶中的行驶道路相关的信息、例如限制速度(包括上限速度、加减速程度)的信息等。
车辆传感器60包括：检测车速的车速传感器；检测加速度的加速度传感器；检测绕铅垂轴的角速度的横摆角速度传感器；以及检测车辆1的方向的方位传感器等。这些传感器的全部或者一部分由陀螺仪传感器5来实现。另外，在车辆传感器60中也可以包括未图示的方向盘把持传感器、驾驶员状态检测摄像头41a。
加速踏板7A是用于受理驾驶员的加速指示(或者基于返回操作的减速指示)的操作件。加速器开度传感器7a检测对加速踏板7A的踩踏量，并且将表示踩踏量的加速器开度信号输出到车辆控制系统2。另外，也可以代替输出到车辆控制系统2，而直接输出到行驶驱动力输出装置6、转向装置3、或制动装置220。以下说明的其它驾驶操作系统的结构也同样。
制动踏板7B是用于受理驾驶员的减速指示的操作件。制动器踩踏量传感器7b检测制动踏板7B的踩踏量(或者踩踏力)，并且将表示检测结果的制动信号输出到车辆控制系统2。
显示装置92例如是被设置于仪表板的各部分、与副驾驶席或后部座椅相向的任意部位等的LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)、有机EL(Elect roluminescence：电致发光)显示装置等。另外，显示装置92也可以是向前挡风玻璃、其它车窗投射图像的HUD(Head Up Display：平视显示器)。声音输出装置91例如是输出声音的扬声器。
行驶驱动力输出装置6将用于使车辆行驶的行驶驱动力(扭矩)输出到驱动轮。行驶驱动力输出装置6例如具有：发动机；变速器；以及控制发动机的发动机ECU(ElectronicControl Unit：电子控制装置)。另外，行驶驱动力输出装置6也可以是电动机、或组合有内燃机和电动机的混合动力机构。
制动装置220例如是电动伺服制动装置，该电动伺服制动装置具有：制动钳；向制动钳传递液压的缸；使缸产生液压的电动机；以及制动控制部。电动伺服制动装置的制动控制部根据从行驶控制部160输入的信息来控制电动机，将与制动操作相应的制动扭矩输出到各车轮。另外，制动装置220也可以包括再生制动器，该再生制动器可由行驶驱动力输出装置6包括的行驶用电机构成。
另外，车辆控制系统2例如具有：目标车道确定部110；自动驾驶控制部120；行驶控制部160；HMI(human machine interface：人机接口)控制部170；以及存储部180。自动驾驶控制部120例如具有：自动驾驶状态控制部130；位置识别部140；外界识别部142；行动计划生成部144；轨迹生成部146；以及切换控制部150。目标车道确定部110、自动驾驶控制部120的各部、以及行驶控制部160、HMI控制部170中的一部分或者全部通过处理器执行程序(软件)来实现。另外，这些部件中的一部分或者全部可以通过LSI(Large Scale Integration：大规模集成电路)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit：专用集成电路)等硬件来实现，也可以通过软件和硬件的组合来实现。
在存储部180中，例如存储包括车道中央的信息或者车道界限的信息等的高精度地图信息182、目标车道信息184、行动计划信息186等信息。目标车道确定部110将由导航装置50提供的路径分割为多个区段(例如，在车辆行进方向按每100[m]进行分割)，参照高精度地图信息182按每个区段来确定目标车道。目标车道确定部110例如确定在从左侧起的第几条车道上行驶。例如，在路径中存在分流位置、合流位置等的情况下，为了使车辆1能够在行进至分流目的地的合理行驶道路径上行驶，目标车道确定部110确定目标车道。由目标车道确定部110确定的目标车道作为目标车道信息184被存储于存储部180。高精度地图信息182可以是行驶中的位置周边的地图，也可以随着车辆的移动而由通信装置24c等获取新位置的地图信息。行驶中的位置周边的地图也称为本地地图。
自动驾驶状态控制部130确定自动驾驶控制部120实施的自动驾驶的控制状态(也称为自动驾驶状态)。在本实施方式中的自动驾驶控制状态中，如最初说明的那样，包括第一控制状态和第二控制状态。另外，以下仅仅是一例，自动驾驶的控制状态的个数可以任意确定。
自动驾驶控制部120的位置识别部140根据存储在存储部180中的高精度地图信息182和从激光雷达42、雷达43、摄像头41、导航装置50或者车辆传感器60输入的信息，来识别车辆1正在行驶的车道(行驶车道)以及车辆1相对于行驶车道的相对位置。具体而言，相对于行驶车道的相对位置例如是以车道的宽度方向的中央为基准的位置。如参照后述的图3～图5说明的那样，根据GPS等全球导航卫星系统(GNSS)信号、地图信息、摄像头图像来估计第一位置(也称为地图匹配位置)。另一方面，估计第二位置(也称为里程计(Odometry)位置或者航位推算(Dead reckoning)位置)，该第二位置是指，对成为基准的位置、例如最新确定的位置加上根据从车辆传感器60输入的车速等信号估计出的车辆1的移动量而得到的位置。通过互补滤波器将这些第一位置和第二位置合成，来确定位置。
行驶控制部160控制行驶驱动力输出装置6、转向装置3以及制动装置220，使得车辆1按照预定的时刻通过由轨迹生成部146生成的轨迹。HMI控制部170使显示装置92显示影像和图像，使声音输出装置91输出声音。行驶控制部160例如为了按行动计划信息186进行自动驾驶而确定转向角(系统转轮角)，并将其输入转向装置3来进行转轮控制。另外，例如能够通过高精度地图信息182、后述的外界识别部142来识别行驶中所在的车道的弯道等。
外界识别部142根据从摄像头41、激光雷达42、雷达43等输入的信息来识别周边车辆等目标物的位置、速度、加速度等状态。另外，外界识别部142除了识别周边车辆以外，还可以识别护栏、电线杆、驻车车辆、行人、其它物体的位置。并且，在本实施方式中，识别拍摄到的图像中包含的路旁的交通标志。为了进行自动驾驶控制而参照识别出的道路标志。在本例子中，特别是识别电子公告方式的速度标志，确定其显示的限制速度。行动计划生成部144以不超过该限制速度的方式制作行动计划，行驶控制部160按照该行动计划来控制行驶。
行动计划生成部144设定自动驾驶的起始地点和/或自动驾驶的目的地。自动驾驶的起始地点可以是车辆1的当前位置，也可以是执行指示自动驾驶的操作的地点。行动计划生成部144在该起始地点与自动驾驶的目的地之间的区间生成行动计划。另外，并不限定于此，行动计划生成部144也可以关于任意的区间生成行动计划。
行动计划例如由依次执行的多个事件构成。在事件中例如包括：使车辆1减速的减速事件；使车辆1加速的加速事件；使车辆1以不偏离行驶车道的方式行驶的车道保持事件；变更行驶车道的车道变更事件；使车辆1超越前方行驶车辆的超车事件；使车辆1在分流点以变更到期望的车道的方式或者以不偏离当前行驶车道的方式行驶的分流事件；使车辆1在用于合流到主路的合流车道中进行加减速来变更行驶车道的合流事件；在自动驾驶的预定结束地点从自动驾驶控制状态转换为手动驾驶控制状态的移交事件等等。行动计划生成部144在由目标车道确定部110确定的目标车道进行切换的位置，设定车道变更事件、分流事件或者合流事件。表示由行动计划生成部144生成的行动计划的信息作为行动计划信息186被存储于存储部180。
位置识别部的结构
图3示出位置识别部140的框图。地图匹配位置估计部301基于根据GNSS信号确定的基本位置、详细地图信息和由摄像头41拍摄到的摄像头图像来估计第一位置(地图匹配位置)。基本位置含有误差，地图匹配位置估计部301例如将用基本位置信息确定的位置的地图信息与摄像头图像进行对照由此修正该误差。也可以根据摄像头图像来识别正在行驶的车道的分界标线，根据所识别出的分界标线的位置来估计在道路的宽度方向上的位置。
里程计位置估计部302以前一次确定的位置(前一次本地地图位置)和车辆1的移动量作为输入来估计第二位置(里程计位置)。例如可以对速度向量从确定了前一次的位置的时期至当前为止进行积分来确定车辆1的移动量，其中，该速度向量是基于由车速传感器7c检测出的车速和由方位传感器或转轮角传感器检测出的行进方向而确定的。作为基准位置的前一次本地地图位置加上该车辆的移动量，由此估计里程计位置。
互补滤波器303以地图匹配位置作为低通滤波器的输入，以里程计位置作为高通滤波器的输入，输出将二者合成而得到的新的本地地图位置。合成时，也可以对两个滤波器重叠的频带乘以既定的系数并作为互补滤波器进行调整，使得整体频带为相同的增益。即，互补滤波器303作为定位部发挥功能。并且，互补滤波器303构成为能够设定时间常数。所确定的本地地图位置被保存于锁存器305，直到再输出新的本地地图位置为止。所保存的本地地图位置被反馈到里程计位置估计部302，作为用于下一次定位的基准位置来使用。
时间常数确定部304以车速作为参数来确定互补滤波器303的时间常数，并设定于互补滤波器303。另外，位置例如包括经纬度和车辆的方向(方位角)。因此，分别对经度、纬度、方位角进行滤波。经度和纬度可以使用相同特性的互补滤波器，对于方位角也可以使用与前者不同特性的互补滤波器。
车速和时间常数
图4示出由时间常数确定部304输出的车速与时间常数的关系一例。图4的(A)示出经纬度的互补滤波器的时间常数，图4的(B)示出方位角的互补滤波器的时间常数。这样，能够对经纬度和方位角分别设定不同的时间常数。例如在图4的(A)中，如果车速在第一阈值V1以下，则时间常数确定部304输出最大值即第一值CG1作为时间常数。当车速经过V2达到第二阈值V3，则输出根据车速而线性地减小的时间常数CG2、CG3作为时间常数，在超过第二阈值V3的车速时，输出最小值即第二值CG3作为时间常数。图4的(B)的方位角也同样，但在最大值为CD1、最小值为CD3这一点上与图4的(A)不同。另外，在图4的(A)与图4的(B)中，车速的阈值V1、V3为相同的值，但也可以为不同的值。
图5示出互补滤波器303的特性图的一例。图5示出互补滤波器303包含的用于经纬度以及用于方位角的互补滤波器的一般特性。这些滤波器虽然具体的数值等不同，但特性相同。作为阈值的车速V1、V3也可以为，V1例如为0.5km/h程度的值，V3例如为2km/h程度的值。期望V1是比0大的值。
互补滤波器的特性
图5的(A)示出车速为V1以下，即车速为既定速度以下，时间常数为CG1或CD1的情况下的互补滤波器303的特性。该情况下的截止频率F1是与时间常数的最大值CG1或者CD1对应的频率。在该情况下，低通滤波器的特性501、高通滤波器的特性502的截止频率均为最低，互补滤波器303的输出分量为，至低频率区域为止，高通滤波器侧的分量为支配性的。即，里程计位置为支配性的。即，被里程计位置加权了的位置作为本地地图位置而被输出。也可以设为如下特征：遍及全部频率分量来屏蔽地图匹配位置，并将里程计位置作为本地地图位置而原样输出。
图5的(C)示出车速超过V3，即时间常数为CG3或者CD3的情况下的互补滤波器303的特性。该情况下的截止频率F3是与时间常数的最小值CG3或者CD3对应的频率。在该情况下，低通滤波器的特性521、高通滤波器的特性522的截止频率均为最高，互补滤波器303的输出为，至高频率区域为止，低通滤波器侧即地图匹配位置成为支配性的分量。即，被地图匹配位置加权了的位置作为本地地图位置而被输出。也可以设为如下特性：遍及全部频率分量来屏蔽里程计位置，并将地图匹配位置作为本地地图位置而原样输出。
图5的(B)示出车速为V1与V3中间的V2的情况下的互补滤波器303的特性。截止频率F2为频率F1与F3中间的值。在中间区域中，随着车速上升，时间常数缩小，互补滤波器303的截止频率连续地或者阶段性地升高。与此相应地，从互补滤波器303输出的本地地图位置为，地图匹配位置越来越成为支配性的分量。
与这种时间常数的设定相应的、互补滤波器303的特性的变化例如能够如以下那样实现。在数字滤波器的情况下，将按时序输入的经纬度、方位角的值保存既定时间，通过离散余弦变换将其向频域变换。对于该变换后的值，使用滤波器矩阵对各频率分量进行加权，并进行逆变换而恢复到原来的空间区域。在此，将图5所示的特性的滤波器矩阵与时间常数相关联地预先准备，使用与所输入的时间常数相关联的滤波器矩阵进行滤波处理。能准备的滤波器矩阵的数量是有限的，因此也可以使用与同所输入的时间常数近似的时间常数相关联的滤波器矩阵。或者，也可以使用以下滤波器矩阵：选择与夹着所输入的时间常数的、预先准备的两个时间常数相关联的滤波器矩阵，对这些滤波器矩阵进行线性插补而生成的矩阵。
或者，也可以将所输入的经纬度或方位角的值转换为模拟值，使用模拟结构的互补滤波器来进行滤波处理。在该情况下，也可以预先准备与时间常数相应的特性的互补滤波器，根据时间常数来切换并进行滤波处理。
在任一情况下，预先准备与时间常数相应的特性的滤波器，并且根据时间常数来切换并使用这些滤波器，由此能够使用与车速相应的特性的互补滤波器。
控制的例子
图6示出图3至图5所示的车辆的定位的一例。最下方部分示出车速的时间变化。中间部分示出与车速相应的互补滤波器303的时间常数的变化。该时间常数以一个滤波器为例来示例。上方部分示出从根据车速来设定时间常数的适应性的互补滤波器303通过了的本地地图位置、从时间常数例如被固定为CG1或CD1等与车速的第二阈值V3对应的值的互补滤波器通过了的本地地图位置的例子。使用适应性的互补滤波器303而得的值用圆圈表示，使用固定的互补滤波器而得的值用点和线表示。另外，该本地地图位置用相对于行驶车道的宽度方向的中心线而言的相对位置来表示。
当车速超过第二阈值V3时，时间常数例如固定为CG3。在该情况下，使用任一互补滤波器而得的本地地图位置均表示相同位置。当车速在第二阈值V3以下、即变为极低速时，时间常数根据速度而增大，在车速V1处达到最大值。此时，适应性的互补滤波器303的特性变化，至低频分量为止，高通滤波器侧即里程计位置为支配性的。其结果，来自互补滤波器303的输出中，能抑制因对来自摄像头图像的分界标线的误识别等而引起的位置偏差，停止期间的位置也稳定地示出相同位置。
另一方面，来自时间常数为固定的互补滤波器的输出中，原样反映出因对来自摄像头图像的分界标线的误识别等而引起的位置偏差，即使在停止时车辆的位置也不稳定，输出随时间经过而发生偏差的值。当车辆开始行驶且车速超过第二阈值V3时，双方的互补滤波器的特性再次一致且稳定地示出相同位置。
如以上说明的那样，根据本实施方式，使用能根据车辆的行驶速度改变特性的互补滤波器来合成地图匹配位置和里程计位置。特别是，将地图匹配位置作为低通滤波器的输入，将里程计位置作为高通滤波器的输入，车速越下降则越提高截止频率。据此，在低速区也能够得到以里程计位置作为主要分量的位置，由此能够高精度地使位置稳定。因此，能防止因所确定的位置的误差而引起的对自动驾驶的介入，例如能够防止自动驾驶等级的变换。
[其它实施方式]
在上述实施方式中，使用互补滤波器来合成地图匹配位置和里程计位置，但也可以构成为，使用开关来选择性地输出任一方。例如也可以构成为，在超过图4所示的第一阈值V1的车速时，将地图匹配位置作为本地地图位置而输出，在第一阈值V1以下的车速时，将里程计位置作为本地地图位置而输出。根据这种结构，除了上述实施方式的效果以外，结构更简单，还能够提高响应性。
实施方式的总结
对以上说明的本实施方式总结如下。
(1)根据本发明的第一方式，提供一种定位装置，其特征在于，具备：
拍摄部件，其拍摄车辆的前方的图像；
位置信息获取部件，其获取所述车辆的位置信息；
第一位置估计部件，其根据所述图像包含的车道的位置、所获取的所述车辆的位置信息、地图信息，来估计所述车辆的第一位置；
第二位置估计部件，其根据最新确定的位置和所述车辆的移动量，来估计所述车辆的第二位置；以及
定位部件，其将所述第一位置和所述第二位置合成，来确定位置，
在所述车辆正以既定速度以下的速度行驶的情况下，所述定位部件对所述第二位置赋予权重，将所述第一位置和所述第二位置合成。
据此，即使在低速区也能够高精度地确定位置。
(2)根据本发明的第二方式，提供方式(1)所述的定位装置，其特征在于，所述车辆的速度越下降，所述定位部件越增大所述第二位置的权重。
据此，速度越下降越能够对基于车辆的移动量的第二位置赋予权重，能够防止第一位置的误差的影响。
(3)根据本发明的第三方式，提供方式(1)或(2)所述的定位装置，其特征在于，在所述车辆停止之前，所述定位部件仅根据所述第二位置的信息来确定位置。
据此，尤其在停车前的极低速度时能够仅使用基于车辆的移动量的第二位置来进行定位，能够排除第一位置的误差的影响。
(4)根据本发明的第四方式，提供方式(1)至(3)中的任一方式所述的定位装置，其特征在于，所述定位部件包括互补滤波器，该互补滤波器用低通滤波器对所述第一位置进行滤波，用高通滤波器对所述第二位置进行滤波，来将所述第一位置和所述第二位置合成。
由此，能够对与频率分量对应的第一位置和第二位置进行加权。
(5)根据本发明的第五方式，提供方式(4)所述的定位装置，其特征在于，所述定位部件根据所述车辆的速度来改变所述互补滤波器的时间常数，由此对所述第二位置赋予权重。
据此，使用根据速度改变了时间常数的互补滤波器，由此能够连续地改变滤波器的特性并且对第一位置和第二位置进行加权。
发明并不限定于上述实施方式，在发明的主旨的范围内能够进行各种变形和变更。

Claims (5)

1.一种定位装置，其特征在于，具备：
拍摄部件，其拍摄车辆的前方的图像；
位置信息获取部件，其获取所述车辆的位置信息；
第一位置估计部件，其根据所述图像包含的车道的位置、所获取的所述车辆的位置信息、地图信息，来估计所述车辆的第一位置；
第二位置估计部件，其根据最新确定的所述车辆的位置和所述车辆的移动量，来估计所述车辆的第二位置；以及
定位部件，其将所述第一位置和所述第二位置合成，来确定所述车辆的位置，
在所述车辆正以既定速度以下的速度行驶的情况下，所述定位部件对所述第二位置赋予权重，将所述第一位置和所述第二位置合成。
2.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，
所述车辆的速度越下降，所述定位部件越增大所述第二位置的权重。
3.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，
在所述车辆停止之前，所述定位部件仅根据所述第二位置的信息来确定所述车辆的位置。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的定位装置，其特征在于，
所述定位部件包括互补滤波器，所述互补滤波器用低通滤波器对所述第一位置进行滤波，用高通滤波器对所述第二位置进行滤波，来将所述第一位置和所述第二位置合成。
5.根据权利要求4所述的定位装置，其特征在于，
所述定位部件根据所述车辆的速度来改变所述互补滤波器的时间常数，由此对所述第二位置赋予权重。
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