JP2019045379A

JP2019045379A - 自車位置推定装置

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Publication number: JP2019045379A
Application number: JP2017170321A
Authority: JP
Inventors: 翔大瀧; Sho Otaki; 船山　竜士; Ryuji Funayama; 竜士船山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-09-05
Filing date: 2017-09-05
Publication date: 2019-03-22
Anticipated expiration: 2037-09-05
Also published as: US11313976B2; US20190072674A1; CN109425343B; CN109425343A; JP7074438B2

Abstract

【課題】自車両の地図上の自車位置の推定精度を向上させることができる自車位置推定装置を提供する。【解決手段】自車位置推定装置１００は、地図上の位置が予め定められている物標を外部センサ２で検出し、物標を自車両の地図上の位置である自車位置の推定に利用する。自車位置推定装置１００は、物標の地図上の位置と物標の検出可能エリアとを関連付けた検出物標情報を記憶する検出物標データベース５Ａと、車載のＧＰＳ受信部１により測定された自車両の地図上の位置である測定位置を取得する測定位置取得部１１と、検出物標情報における検出可能エリアと測定位置とに基づいて、物標のうち測定位置を含む検出可能エリアに関連付けられている候補物標を認識する候補物標認識部１３Ａと、候補物標の地図上の位置と外部センサ２の検出結果とに基づいて、自車位置を推定する自車位置推定部１４と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、自車位置推定装置に関する。

従来、自車位置推定装置に関する技術文献として、特開２００７−３２２１３８号公報が知られている。この公報には、自律移動ロボットなどの移動装置に設けられたレーザーレンジファインダ（センサ）で検出されたランドマーク（物標）の位置と地図情報に含まれるランドマークの位置とに基づいて、移動装置の地図上の位置を推定する装置が示されている。

特開２００７−３２２１３８号公報

従来の装置においては、例えば複数の物標が地図上で近接している場合に、センサで検出された物標をセンサで検出できていない隣の物標と誤認してしまうことがある。その結果、地図上の位置を誤って推定してしまうおそれがあり、推定精度を向上させる余地があった。

そこで、本技術分野では、自車両の地図上の自車位置の推定精度を向上させることができる自車位置推定装置を提供することが望まれている。

上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る自車位置推定装置は、地図上の位置が予め定められている物標を車載センサで検出し、物標を自車両の地図上の位置である自車位置の推定に利用する自車位置推定装置であって、物標の地図上の位置と物標の検出可能エリアとを関連付けた検出物標情報を記憶する検出物標データベースと、車載の測定部により測定された自車両の地図上の位置である測定位置を取得する測定位置取得部と、検出物標情報における検出可能エリアと測定位置とに基づいて、物標のうち測定位置を含む検出可能エリアに関連付けられている候補物標を認識する候補物標認識部と、候補物標の地図上の位置と車載センサの検出結果とに基づいて、自車位置を推定する自車位置推定部と、を備える。

本発明の一態様に係る自車位置推定装置では、物標の検出可能エリアが物標の地図上の位置に関連付けられて検出物標データベースに記憶されている。候補物標認識部により、測定位置を含む検出可能エリアに関連付けられている物標が候補物標として認識される。自車位置推定部により、候補物標と自車両の車載センサが検出した物標とに基づいて、自車位置が推定される。これにより、測定位置から自車両の車載センサが検出できない物標を誤って用いた自車位置の推定が抑制される。その結果、自車両の地図上の自車位置の推定精度を向上させることができる。

本発明の他の態様に係る自車位置推定装置は、地図上の位置が予め定められている物標を車載センサで検出し、物標を自車両の地図上の位置である自車位置の推定に利用する自車位置推定装置であって、物標の地図上の位置情報を記憶する検出物標データベースと、車載の測定部により測定された自車両の地図上の位置である測定位置を取得する測定位置取得部と、測定位置と車載センサの検出範囲と物標の地図上の位置情報とに基づいて、物標のうち自車両の車載センサの検出範囲に含まれる候補物標を認識する候補物標認識部と、候補物標の地図上の位置と車載センサの検出結果とに基づいて、自車位置を推定する自車位置推定部と、を備える。

本発明の他の態様に係る自車位置推定装置では、物標のうち自車両の車載センサの検出範囲に含まれる物標が候補物標として認識され、候補物標と自車両の車載センサが検出した物標とに基づいて、自車位置が推定される。これにより、自車両の車載センサの検出範囲に含まれない物標を誤って用いた自車位置の推定が抑制される。その結果、自車両の地図上の自車位置の推定精度を向上させることができる。

本発明の他の態様に係る自車位置推定装置は、地図上の遮蔽物の位置情報を含む遮蔽物情報を記憶する遮蔽物データベースを更に備え、候補物標認識部は、測定位置と車載センサの検出範囲と物標の地図上の位置情報と遮蔽物情報とに基づいて、候補物標を認識してもよい。自車位置推定装置によれば、遮蔽物の位置情報を含む遮蔽物情報を考慮しつつ、物標のうち自車両の車載センサの検出範囲に含まれる物標が候補物標として認識される。これにより、遮蔽物により自車両の車載センサが検出できない物標を誤って用いた自車位置の推定が抑制される。よって、自車両の地図上の自車位置の推定精度を更に向上させることができる。

以上説明したように、本発明の一態様又は他の態様によれば、自車両の地図上の自車位置の推定精度を向上させることができる。

図１は、第１実施形態の自車位置推定装置を示すブロック図である。図２は、検出物標情報を説明するための図である。図３は、第１実施形態の候補物標を説明するための図である。図４は、図１の自車位置推定ＥＣＵの処理を例示する図である。図５は、第２実施形態の自車位置推定装置を示すブロック図である。図６は、第１遮蔽範囲及び仮定位置を説明するための図である。図７は、第２遮蔽範囲及び仮定位置を説明するための図である。図８は、図５の自車位置推定ＥＣＵの処理を例示する図である。図９は、図８の候補物標の認識処理を例示する図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の自車位置推定装置１００を示すブロック図である。図１に示されるように、自車位置推定装置１００は、乗用車等の自車両の地図上の位置である自車位置の推定（自車位置推定、ローカライズ）を実施する。自車位置推定とは、地図上の物標の位置情報を利用して自車両の地図上の自車位置を推定することである。自車位置推定装置１００は、地図上の位置が予め定められている物標を外部センサ２（車載センサ）で検出し、当該物標を自車位置の推定に利用する。

〈自車位置推定装置１００の構成〉
図１に示されるように、自車位置推定装置１００は、システムを統括的に管理する自車位置推定ＥＣＵ［Electronic Control Unit］１０Ａを備えている。自車位置推定ＥＣＵ１０Ａは、ＣＰＵ［Central Processing Unit］、ＲＯＭ［Read Only Memory］、ＲＡＭ［Random Access Memory］、ＣＡＮ［Controller Area Network］通信回路等を有する電子制御ユニットである。自車位置推定ＥＣＵ１０Ａでは、例えば、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより各種の機能を実現する。自車位置推定ＥＣＵ１０Ａは、複数の電子ユニットから構成されていてもよい。

自車位置推定ＥＣＵ１０Ａは、ＧＰＳ受信部（測定部）１、外部センサ（車載センサ）２、内部センサ３、地図データベース４、検出物標データベース５Ａ、ＨＭＩ［Human Machine Interface］６、及び自動運転ＥＣＵ５０と接続されている。

ＧＰＳ受信部１は、３個以上のＧＰＳ衛星から信号を受信することにより、自車両の地図上の位置（例えば車両の緯度及び経度）を測定する測定部である。ＧＰＳ受信部１は、測定した自車両の位置情報を自車位置推定ＥＣＵ１０Ａへ送信する。

外部センサ２は、自車両の周辺の状況を検出する車載の検出機器である。外部センサ２は、カメラ及びレーダセンサのうち少なくとも一つを含む。

カメラは、自車両の外部状況を撮像する撮像機器である。カメラは、自車両のフロントガラスの裏側に設けられている。カメラは、自車両の外部状況に関する撮像情報を自車位置推定ＥＣＵ１０Ａへ送信する。カメラは、単眼カメラであってもよく、ステレオカメラであってもよい。ステレオカメラは、両眼視差を再現するように配置された二つの撮像部を有している。ステレオカメラの撮像情報には、奥行き方向の情報も含まれている。

レーダセンサは、電波（例えばミリ波）又は光を利用して自車両の周辺の障害物を検出する検出機器である。レーダセンサには、例えば、ミリ波レーダ又はライダー［LIDAR：LightDetection And Ranging］が含まれる。レーダセンサは、電波又は光を自車両の周辺に送信し、障害物で反射された電波又は光を受信することで障害物を検出する。レーダセンサは、検出した障害物情報を自車位置推定ＥＣＵ１０Ａへ送信する。障害物には、ガードレール、建物等の固定障害物の他、歩行者、自転車、他車両等の移動障害物が含まれる。

外部センサ２は、所定のセンサ検出範囲（検出範囲）を有している。一例として、カメラは、自車両の車体長さ方向を基準として車幅方向の両側に所定の検出角度で広がるセンサ検出範囲を有している。カメラは、自車両の前方において当該センサ検出範囲内に存在する物体を検出することができる。ライダーは、自車両の車体にライダーが取り付けられた箇所を基準として自車両の周囲の全ての方向（全方位）に広がるセンサ検出範囲を有している。このようなセンサ検出範囲を有することで、ライダーは、自車両の周囲において当該センサ検出範囲に存在する物体を検出することができる。なお、ライダーのセンサ検出範囲は全方位に限定されず、自車両の車体長さ方向を基準として車幅方向の両側に所定の検出角度で広がるセンサ検出範囲を有していてもよい。

内部センサ３は、自車両の走行状態を検出する検出機器である。内部センサ３は、車速センサ、加速度センサ、及びヨーレートセンサを含む。車速センサは、自車両の速度を検出する検出器である。車速センサとしては、例えば、自車両の車輪又は車輪と一体に回転するドライブシャフト等に対して設けられ、車輪の回転速度を検出する車輪速センサが用いられる。車速センサは、検出した車速情報（車輪速情報）を自車位置推定ＥＣＵ１０Ａに送信する。

加速度センサは、自車両の加速度を検出する検出器である。加速度センサは、例えば、自車両の前後方向の加速度を検出する前後加速度センサと、自車両の横加速度を検出する横加速度センサとを含んでいる。加速度センサは、例えば、自車両の加速度情報を自車位置推定ＥＣＵ１０Ａに送信する。ヨーレートセンサは、自車両の重心の鉛直軸周りのヨーレート（回転角速度）を検出する検出器である。ヨーレートセンサとしては、例えばジャイロセンサを用いることができる。ヨーレートセンサは、検出した自車両のヨーレート情報を自車位置推定ＥＣＵ１０Ａへ送信する。内部センサ３の検出結果（車速情報、ヨーレート情報等）は、自車両の地図上の位置の測定に利用されてもよい。この場合、内部センサ３は、自車両の地図上の位置の測定部として機能する。

地図データベース４は、地図情報を記憶するデータベースである。地図データベース４は、例えば、車両に搭載されたＨＤＤ［Hard Disk Drive］内に形成されている。地図情報には、道路の位置情報、道路形状の情報（例えばカーブ、直線部の種別、カーブの曲率等）、交差点及び分岐点の位置情報、及び構造物の位置情報等が含まれる。なお、地図データベース４は、自車両と通信可能なサーバに形成されていてもよい。

検出物標データベース５Ａは、物標の地図上の位置と当該物標の検出可能エリアとを関連付けた検出物標情報を記憶するデータベースである。物標とは、地図上の位置（例えば世界座標系における経度及び緯度等）が予め定められており、自車位置推定の基準として利用されるものである。物標には、道路上又は道路周辺に設けられた構造物と路面に表示された道路標示とのうち少なくとも一方が含まれる。物標には、構造物の一部又は道路標示の一部が含まれてもよい。

構造物には、ポール、道路標識、ガードレール、デニレータ、壁、信号機、トンネルの出口部及び入口部、ＥＴＣゲート、建物のうち少なくとも一つが含まれる。道路標示には、規制標示と指示標示の少なくとも一方が含まれる。規制標示には、転回禁止マーク、最高速度マーク等が含まれる。指示標示には、白線（車道中央線、車道外側線、車線境界線等）、前方に横断歩道があることを示す菱形マーク、前方に優先道路があることを示す三角マーク、進行方向マーク、横断歩道標示、一時停止線等が含まれる。

白線が連続する点線として表わされている場合には、各点線をそれぞれ物標として扱ってもよい。また、各点線の道路延在方向における端部（前端、後端）をそれぞれ物標として扱ってもよい。その他、物標としては、自車位置推定の技術分野において周知のものを採用することができる。

図２は、検出物標情報を説明するための図である。図２においては、物標の例として、ポールＰＬ１〜ＰＬ１４、路面標示線Ｌ１〜Ｌ８、横断歩道Ｃ１〜Ｃ４、標識ＳＧ１，ＳＧ２、及び構造物ＳＴが十字路の交差点の周囲に設けられている様子が示されている。

物標の検出可能エリアは、自車両から当該物標を検出可能なエリアとして予め設定されたエリアである。物標の検出可能エリアは、例えば、自車両と同型の車両（プローブカー）による物標の検出結果に基づいて設定される。

例えば、図２には、上記座標の集合体を取得するための車両Ｎが示されている。車両Ｎは、自車両とは異なる車両であり、外部センサ２と同様のセンサ検出範囲を有する外部センサを備えている。ここでは、車両Ｎを中心とした一定距離の略円形範囲としてセンサ検出範囲Ｅを例示している。地図上の各道路を車両Ｎが予め走行することにより、物標の位置情報（地図上の座標）と車両Ｎの位置情報（地図上の座標）とが、車両Ｎの位置毎に取得され、車両Ｎが走行した位置について積分される。

取得された物標は、車両Ｎの位置において車両Ｎの外部センサが検出可能な物標である。つまり、取得された物標の位置情報には、実質的に車両Ｎの外部センサのセンサ検出範囲Ｅが反映されている。よって、取得された物標の位置情報と車両Ｎの位置情報とを関連付けた検出物標情報を検出物標データベース５Ａに記憶することで、検出物標情報を利用して、自車両の位置において自車両の外部センサ２が検出可能な物標を実質的に抽出することができる。

なお、検出物標情報では、他車両の位置情報に加えて、他車両の進行方向情報が物標の位置情報に関連付けられていてもよい。他車両の進行方向情報は、例えば、全方位に広がるセンサ検出範囲を有している外部センサよりも狭いセンサ検出範囲を有する外部センサを自車両が備える場合、進行方向情報に基づいて物標のセンサ検出範囲を補正することに用いることができる。

なお、検出物標データベース５Ａは、自車両と通信可能なサーバに形成されていてもよい。検出物標データベース５Ａは、地図データベース４と一体のデータベースであってもよい。また、外部センサ２の検出の妨げとなる遮蔽物としては、木、中央分離帯、ガードレール、電柱、壁、建物等の静止障害物が含まれていてもよい。

ＨＭＩ６は、自車位置推定装置１００と乗員（運転者を含む）との間で情報の入出力を行うためのインターフェイスである。ＨＭＩ６は、例えば、ディスプレイやスピーカ等を備えている。ＨＭＩ６は、自車位置推定ＥＣＵ１０Ａからの制御信号に応じて、ディスプレイの画像出力及びスピーカからの音声出力を行う。ディスプレイは、ヘッドアップディスプレイであってもよい。ＨＭＩ６は、例えば、乗員からの入力を受け付けるための入力機器（ボタン、タッチパネル、音声入力器等）を備えている。なお、自車位置推定ＥＣＵ１０Ａは、必ずしもＨＭＩ６と接続されている必要はない。

自動運転ＥＣＵ５０は、自車両に搭載され、自車両の自動運転を実行するための電子制御ユニットである。自動運転とは、運転者が運転操作をすることなく、自動で自車両を走行させる車両制御である。自動運転ＥＣＵ５０は、複数の電子ユニットから構成されていてもよい。自動運転ＥＣＵ５０の機能の一部は、自車両と通信可能なサーバで実行されてもよい。

自動運転ＥＣＵ５０は、ＧＰＳ受信部１の測定した自車両の位置情報、地図データベース４の地図情報、外部センサ２の検出結果から認識された自車両の周辺環境（他車両の位置等）、及び内部センサ３の検出結果から認識された車両状態（車速、ヨーレート等）に基づいて、予め設定された目標ルートに沿った走行計画を生成する。目標ルートは、自車両の乗員又は周知のナビゲーションシステムにより設定される。ナビゲーションシステムは、自動運転ＥＣＵ５０と一体であってもよい。

自動運転ＥＣＵ５０は、走行計画に沿って自動運転を実行する。走行計画には、例えば、移動経路及び移動速度が含まれる。自動運転ＥＣＵ５０は、自車両のアクチュエータ（エンジンアクチュエータ、操舵アクチュエータ、ブレーキアクチュエータ等）に制御信号を送信することで自動運転を実行する。自動運転ＥＣＵ５０は、周知の手法により走行計画の生成及び自動運転の実行を行うことができる。なお、自車位置推定ＥＣＵ１０Ａは、必ずしも自動運転ＥＣＵ５０と接続されている必要はない。

次に、自車位置推定ＥＣＵ１０Ａの機能的構成について説明する。自車位置推定ＥＣＵ１０Ａは、測定位置取得部１１、物標認識部１２、候補物標認識部１３Ａ、及び自車位置推定部１４を有している。なお、以下に説明する自車位置推定ＥＣＵ１０Ａの機能の一部は、自車両と通信可能なサーバにおいて実行される態様であってもよい。

測定位置取得部１１は、ＧＰＳ受信部１により測定された自車両の位置情報に基づいて、自車両の地図上の位置である測定位置を取得する。測定位置取得部１１は、内部センサ３の検出結果に基づいて、自車両の車速の履歴（或いは車輪の回転数の履歴）及び自車両のヨーレートの履歴等から自車両の測定位置を取得してもよい。言い換えれば、測定位置取得部１１は、周知の手法を用いて、いわゆるオドメトリにより自車両の測定位置を取得してもよい。

自車両の測定位置とは、物標を利用した自車位置推定の前提として利用される地図上の位置である。自車両の測定位置は、自車両の測定部（ＧＰＳ受信部１、内部センサ３等）により測定される。

物標認識部１２は、外部センサ２で検出された物標の位置情報に基づいて、自車位置推定に利用される物標の地図上の位置を認識する。物標認識部１２は、外部センサ２が実際に検出できた物標の地図上の位置を認識する。よって、物標認識部１２は、例えば自車両と物標との間に遮蔽物が存在する場合、外部センサ２が実際に検出できなかった物標の地図上の位置を認識しない。遮蔽物は、例えば建物等の構造物及び他車両等の移動体等が例示される。

候補物標認識部１３Ａは、検出物標情報における検出可能エリアと、測定された自車両の測定位置とに基づいて、検出物標データベース５Ａに記憶された物標のうち測定位置を含む検出可能エリアに関連付けられている候補物標を認識する。候補物標は、検出物標データベース５Ａに記憶された検出物標情報における物標のうち、自車両の測定位置から外部センサ２で検出可能と考えられる物標である。

図３は、第１実施形態の候補物標を説明するための図である。図３の例では、自車両Ｍが位置Ｐ_１に至ったときの候補物標が実線で示されている。より詳しくは、候補物標は、検出物標情報における物標のうち外部センサ２のセンサ検出範囲Ｅに含まれており、且つ、構造物等の遮蔽物によって遮蔽されている範囲Ｅ_ＳＴに含まれていない物標である。図３の例では、候補物標は、ポールＰＬ１〜ＰＬ６，ＰＬ８，ＰＬ９，ＰＬ１２、路面標示線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ａ，Ｌ４ａ，Ｌ５ａ，Ｌ６ａ，Ｌ７，Ｌ８、横断歩道Ｃ１〜Ｃ４、標識ＳＧ１，ＳＧ２である。候補物標認識部１３Ａは、自車両Ｍの測定位置である位置Ｐ_１から外部センサ２で検出可能である物標（ポールＰＬ１〜ＰＬ６，ＰＬ８，ＰＬ９，ＰＬ１２、路面標示線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ａ，Ｌ４ａ，Ｌ５ａ，Ｌ６ａ，Ｌ７，Ｌ８、横断歩道Ｃ１〜Ｃ４、標識ＳＧ１，ＳＧ２）を候補物標として認識する。

また、図３の例では、自車両Ｍが位置Ｐ_１に至ったときの候補物標以外の物標が二点鎖線で示されている。候補物標以外の物標は、検出物標情報における物標のうち外部センサ２のセンサ検出範囲Ｅに含まれていない物標、又は、外部センサ２のセンサ検出範囲Ｅに含まれているが構造物ＳＴによって遮蔽されている範囲Ｅ_ＳＴに含まれている物標である。図３の例では、候補物標以外の物標は、ポールＰＬ７，ＰＬ１０，ＰＬ１１，ＰＬ１３，ＰＬ１４、路面標示線Ｌ３ｂ，Ｌ４ｂ，Ｌ５ｂ，Ｌ６ｂである。

候補物標認識部１３Ａは、自車両の測定位置としてＧＰＳ受信部１により測定された位置をそのまま用いて候補物標を認識してもよい。また、候補物標認識部１３Ａは、ＧＰＳ受信部１により測定された位置を、物標の位置に関連付けられた車両の位置に近づくように補正して、補正した位置を自車両の測定位置として用いて候補物標を認識してもよい。誤差の補正には、例えば、推定された自車位置に基づくカルマンフィルタ又はパーティクルフィルタによる予測を用いてもよい。

自車位置推定部１４は、候補物標認識部１３Ａで認識された候補物標の地図上の位置と外部センサ２の検出結果とに基づいて、自車位置を推定する。自車位置推定部１４は、認識した候補物標の地図上の位置と外部センサ２で検出した物標の地図上の位置とを照合することにより、自車位置を推定する。上記照合の手法には、周知の手法を採用することができる。

なお、自動運転ＥＣＵ５０は、自車位置推定部１４における照合結果に基づいて、候補物標の地図上の位置と、物標の地図上の位置との位置の誤差（乖離）が大きい場合に、自動運転ＥＣＵ５０の処理を変更してもよい。例えば、自動運転ＥＣＵ５０は、候補物標の地図上の位置と、物標の地図上の位置との位置の誤差が所定の閾値よりも大きい場合、移動速度を低下させるように走行計画を変更してもよい。また、自動運転ＥＣＵ５０は、候補物標の地図上の位置と、物標の地図上の位置との位置の誤差が大きい場合、自動運転を中止してもよい。

また、自動運転ＥＣＵ５０は、候補物標の地図上の位置と、物標の地図上の位置との位置の誤差が大きい場合に、その旨を報知するようにＨＭＩ６を制御してもよい。例えば、自動運転ＥＣＵ５０は、候補物標の地図上の位置と、物標の地図上の位置との位置の誤差が大きい場合、その旨を示す文字及び画像等をディスプレイに表示してもよい。また、自動運転ＥＣＵ５０は、候補物標の地図上の位置と、物標の地図上の位置との位置の誤差が大きい場合、その旨を示す音声をスピーカに出力させてもよい。

〈自車位置推定装置１００による演算処理の一例〉
次に、自車位置推定装置１００による演算処理の一例について説明する。図４は、自車位置推定装置１００による演算処理の一例を示すフローチャートである。図４に示されるフローチャートの処理は、例えば自車両Ｍの走行中に実行される。

図４に示されるように、自車位置推定装置１００の自車位置推定ＥＣＵ１０Ａは、Ｓ１１において、測定位置取得部１１により自車両Ｍの測定位置の取得を行う。測定位置取得部１１は、ＧＰＳ受信部１の測定した自車両の位置情報に基づいて、自車両の地図上の位置である測定位置を取得する。

Ｓ１２において、自車位置推定ＥＣＵ１０Ａは、外部センサ２で物標を検出する。Ｓ１３において、自車位置推定ＥＣＵ１０Ａは、物標認識部１２により、検出した物標の地図上の位置を認識する。物標認識部１２は、外部センサ２で検出された物標の位置情報に基づいて、自車位置推定に利用される物標の地図上の位置を認識する。

Ｓ１４において、自車位置推定ＥＣＵ１０Ａは、候補物標認識部１３Ａにより候補物標の認識を行う。候補物標認識部１３Ａは、検出物標データベース５Ａに記憶された物標のうち、測定位置を含む検出可能エリアに関連付けられている候補物標を認識する。

Ｓ１５において、自車位置推定ＥＣＵ１０Ａは、自車位置推定部１４により、外部センサ２で検出した物標の地図上の位置と、認識した候補物標の地図上の位置との照合を行う。Ｓ１６において、自車位置推定ＥＣＵ１０Ａは、Ｓ１５での照合結果に基づいて、自車位置推定部１４により自車位置の推定を行う。

〈自車位置推定装置１００の作用効果〉
以上説明した第１実施形態の自車位置推定装置１００では、物標の検出可能エリアが物標の地図上の位置に関連付けられて検出物標データベース５Ａに記憶されている。候補物標認識部１３Ａにより、測定位置を含む検出可能エリアに関連付けられている物標が候補物標として認識される。自車位置推定部１４により、候補物標と自車両の車載センサが検出した物標とに基づいて、自車位置が推定される。これにより、測定位置から自車両の外部センサ２が検出できない物標を誤って用いた自車位置の推定が抑制される。その結果、自車両の地図上の自車位置の推定精度を向上させることができる。

［第２の実施形態］
以下、第２の実施形態の自車位置推定装置について図面を参照して説明する。図５は、第２実施形態の自車位置推定装置を示すブロック図である。図５に示される自車位置推定装置２００は、自車位置推定装置１００と比べて、検出物標データベース５Ａに代えて検出物標データベース５Ｂを備えており、自車位置推定ＥＣＵ１０Ａに代えて自車位置推定ＥＣＵ１０Ｂを備えており、遮蔽物データベース５Ｃを更に備えている点が異なっている。

〈自車位置推定装置２００の構成〉
検出物標データベース５Ｂは、物標の地図上の位置情報を記憶するデータベースである。検出物標データベース５Ｂは、物標の地図上の位置が物標の検出可能エリアに関連付けられていない点で、検出物標データベース５Ａと異なっている。検出物標データベース５Ｂは、自車両と通信可能なサーバに形成されていてもよい。検出物標データベース５Ｂは、地図データベース４と一体のデータベースであってもよい。

遮蔽物データベース５Ｃは、遮蔽物情報を記憶するデータベースである。遮蔽物情報は、外部センサ２の検出の妨げとなる遮蔽物に関する情報である。遮蔽物情報は、地図上の遮蔽物の位置情報及び遮蔽物の寸法情報を含んでいる。遮蔽物には、木、中央分離帯、ガードレール、電柱、壁、建物等の静止障害物が含まれている。遮蔽物データベース５Ｃは、自車両と通信可能なサーバに形成されていてもよい。遮蔽物データベース５Ｃは、地図データベース４と一体のデータベースであってもよい。

自車位置推定装置２００の自車位置推定ＥＣＵ１０Ｂは、自車位置推定ＥＣＵ１０Ａの候補物標認識部１３Ａに代えて候補物標認識部１３Ｂを有している。候補物標認識部１３Ｂは、自車位置推定ＥＣＵ１０Ａの候補物標認識部１３Ａと機能が異なっている。

候補物標認識部１３Ｂは、自車両の測定位置と外部センサ２のセンサ検出範囲Ｅと物標の地図上の位置情報と遮蔽物情報とに基づいて、物標のうち自車両の外部センサ２のセンサ検出範囲Ｅに含まれる候補物標を認識する。外部センサ２のセンサ検出範囲Ｅは、外部センサ２の性能に応じて予め設定された一定の範囲（例えば全方位ライダーの場合、半径３０ｍ等）である。外部センサ２のセンサ検出範囲Ｅは、自車位置推定ＥＣＵ１０ＢのＲＯＭ等に予め記憶されている。

外部センサ２のセンサ検出範囲Ｅは、例えば外部センサ２がカメラの場合、カメラが物体を撮像可能な範囲である。外部センサ２のセンサ検出範囲Ｅは、例えば外部センサ２がレーダセンサの場合、レーダセンサが物体を検出可能な範囲である。また、外部センサ２がカメラ及びレーダセンサの場合、カメラが物体を撮像可能な範囲と、レーダセンサが物体を検出可能な範囲とを足し合わせた範囲である。ただし、外部センサ２がカメラ及びレーダセンサの場合であっても、カメラのみで物標を検出する場合には、外部センサ２のセンサ検出範囲Ｅはカメラが物体を撮像可能な範囲であってもよい。外部センサ２がカメラ及びレーダセンサの場合であっても、レーダセンサのみで物標を検出する場合には、外部センサ２のセンサ検出範囲Ｅはレーダセンサが物体を検出可能な範囲であってもよい。

より詳しくは、候補物標認識部１３Ｂは、検出物標データベース５Ｂに記憶された物標の地図上の位置情報に基づいて、物標のうち自車両の外部センサ２のセンサ検出範囲Ｅに含まれる物標を仮想的に抽出する。ここで、検出物標データベース５Ｂでは、検出物標データベース５Ａとは異なり、物標の地図上の位置情報を取得したときにおけるセンサ検出範囲Ｅの基準となる位置（例えば物標を検出した外部センサを備える車両の位置）が、物標の地図上の位置情報に関連付けられていない。そのため、候補物標認識部１３Ｂは、センサ検出範囲Ｅを考慮して検出可能な物標を仮想的に抽出する（絞り込む）ために、センサ検出範囲Ｅの基準となる位置である基準位置を設定する。基準位置の一例として、候補物標認識部１３Ｂは、自車両の測定位置をそのまま用いて設定してもよい。

また、基準位置の一例として、候補物標認識部１３Ｂは、外部センサ２で検出した物標の位置と仮想的に抽出した物標の位置との誤差を低減するように、自車両の測定位置を補正した位置を用いてもよい。

具体的には、候補物標認識部１３Ｂは、自車両の測定位置の周囲において自車両の仮定位置を設定する。仮定位置は、自車両の測定位置の周辺に仮想的に設定され、自車両の測定位置を補正するための位置である。

候補物標認識部１３Ｂは、自車両の現在の測定位置に対して複数の仮定位置を設定する。仮定位置は、地図情報に基づいて、道路形状に沿って道路上に設定されてもよい。仮定位置は、例えば、自車両が走行する車線の車幅中心線上において、自車両の測定位置、自車両の車速、加速度及びヨーレートに基づいて設定されてもよい。仮定位置は、例えば、交差点における停止線の車幅中心線上に設定されてもよい。仮定位置の設定には、例えば、推定された自車位置の最新値に基づくカルマンフィルタ又はパーティクルフィルタによる予測を用いてもよい。なお、候補物標認識部１３Ｂは、自車両の現在の測定位置に対して単一の仮定位置を設定してもよい。

候補物標認識部１３Ｂは、設定した仮定位置と自車両の測定位置とに基づいて、仮定位置の選択を行う。候補物標認識部１３Ｂは、設定した複数の仮定位置のうち、自車両の測定位置との誤差が最小となる仮定位置を選択する。

候補物標認識部１３Ｂは、選択した仮定位置と物標の位置情報とセンサ検出範囲Ｅに基づいて、候補物標の認識を行う。具体的には、候補物標認識部１３Ｂは、地図上の位置を認識した物標のうち、基準位置を中心として外部センサ２のセンサ検出範囲Ｅに含まれる物標を抽出する。

候補物標認識部１３Ｂは、抽出された物標と遮蔽物データベース５Ｃの遮蔽物情報とに基づいて、外部センサ２のセンサ検出範囲Ｅに含まれる抽出された物標から、第１遮蔽範囲に含まれる物標を除去する。第１遮蔽範囲は、構造物等の静止障害物により外部センサ２の検出が妨げられる範囲である。第１遮蔽範囲は、基準位置を中心としたセンサ検出範囲Ｅのうち、基準位置からみて構造物等の静止障害物によって遮られている範囲である。

候補物標認識部１３Ｂは、第１遮蔽範囲に含まれる物標が除去された物標と外部センサ２の検出結果とに基づいて、第２遮蔽範囲に含まれる物標の除去を行う。第２遮蔽範囲は、第１遮蔽範囲が除かれたセンサ検出範囲Ｅのうち、基準位置からみて他車両等の移動障害物によって遮られている範囲である。候補物標認識部１３Ｂは、第２遮蔽範囲に含まれる物標が除去された物標を候補物標として認識する。移動障害物としては、他車両、自転車、歩行者等が含まれていてもよい。移動障害物は、例えば外部センサ２の検出結果に基づいて、周知の手法により認識することができる。

図６は、第１遮蔽範囲及び仮定位置を説明するための図である。図６には、自車両Ｍの仮定位置として仮定位置Ｐ_１，Ｐ_２が示されている。図６において、自車両Ｍ_１は、仮定位置Ｐ_１に位置すると仮定された自車両Ｍである。自車両Ｍ_２は、仮定位置Ｐ_２に位置すると仮定された自車両Ｍである。検出範囲Ｅ_１は、自車両Ｍ_１の位置を中心としたセンサ検出範囲Ｅから第１遮蔽範囲Ｅ_ＳＴを除いた範囲である。検出範囲Ｅ_２は、自車両Ｍ_２の位置を中心としたセンサ検出範囲Ｅから第１遮蔽範囲Ｅ_ＳＴを除いた範囲である。第１遮蔽範囲Ｅ_ＳＴは、仮定位置Ｐ_１，Ｐ_２（基準位置）を中心としたセンサ検出範囲Ｅのうち、仮定位置Ｐ_１，Ｐ_２からみて構造物ＳＴによって遮られている範囲である。

検出範囲Ｅ_１，Ｅ_２は、一例として仮定位置Ｐ_１，Ｐ_２を中心とした略円形範囲である。検出範囲Ｅ_１，Ｅ_２は、略円形範囲に限られない。検出範囲Ｅ_１，Ｅ_２は、扇型の範囲であってもよい。また、検出範囲Ｅ_１，Ｅ_２は、実際の外部センサ２の検出範囲と一致する必要はなく、仮想的に設定された範囲であってもよい。

図６の例では、例えば、候補物標認識部１３Ｂにより仮定位置Ｐ_１が選択された場合、候補物標認識部１３Ｂは、仮定位置Ｐ_１を基準位置とした検出範囲Ｅ_１に含まれる物標であるポールＰＬ１〜ＰＬ６，ＰＬ８，ＰＬ９，ＰＬ１２，ＰＬ１４、路面標示線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ａ，Ｌ４ａ，Ｌ５ａ，Ｌ６ａ，Ｌ７，Ｌ８、横断歩道Ｃ１〜Ｃ４、及び、標識ＳＧ１，ＳＧ２を抽出する。候補物標認識部１３Ｂは、仮定位置Ｐ_１を基準位置とした第１遮蔽範囲Ｅ_ＳＴに含まれる物標であるＰＬ１４を除去する。よって、候補物標認識部１３Ｂは、仮定位置Ｐ_１を基準位置とした候補物標として、ポールＰＬ１〜ＰＬ６，ＰＬ８，ＰＬ９，ＰＬ１２、路面標示線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ａ，Ｌ４ａ，Ｌ５ａ，Ｌ６ａ，Ｌ７，Ｌ８、横断歩道Ｃ１〜Ｃ４、及び、標識ＳＧ１，ＳＧ２を認識する。

一方、候補物標認識部１３Ｂにより仮定位置Ｐ_２が選択された場合、候補物標認識部１３Ｂは、仮定位置Ｐ_２を基準位置とした検出範囲Ｅ_２に含まれる物標であるポールＰＬ１〜ＰＬ６、路面標示線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ７，Ｌ８、横断歩道Ｃ１、及び、標識ＳＧ１を抽出する。候補物標認識部１３Ｂは、上記検出範囲Ｅ_２に含まれる物標のうち仮定位置Ｐ_２を基準位置とした第１遮蔽範囲Ｅ_ＳＴに含まれる物標はないため、上記検出範囲Ｅ_２に含まれる物標を候補物標として認識する。

図７は、第２遮蔽範囲及び仮定位置を説明するための図である。図７には、図６の状況において、他車両Ｖが自車両Ｍ_１，Ｍ_２の左側の車線を走行している状況が示されている。検出範囲Ｅ_３は、検出範囲Ｅ_１から第２遮蔽範囲Ｅ_Ｍ１を除いた範囲である。検出範囲Ｅ_４は、検出範囲Ｅ_２から第２遮蔽範囲Ｅ_Ｍ２を除いた範囲である。第２遮蔽範囲Ｅ_Ｍ１，Ｅ_Ｍ２は、仮定位置Ｐ_１，Ｐ_２（基準位置）を中心としたセンサ検出範囲Ｅのうち、仮定位置Ｐ_１，Ｐ_２からみて他車両Ｖによって遮られている範囲である。

図７の例では、例えば、候補物標認識部１３Ｂにより仮定位置Ｐ_１が選択された場合、候補物標認識部１３Ｂは、上記図６における仮定位置Ｐ_１を基準位置とした候補物標から、仮定位置Ｐ_１を基準位置とした第２遮蔽範囲Ｅ_Ｍ１に含まれる物標であるＰＬ５を更に除去する。よって、候補物標認識部１３Ｂは、仮定位置Ｐ_１を基準位置とした候補物標として、ポールＰＬ１〜ＰＬ４，ＰＬ６，ＰＬ８，ＰＬ９，ＰＬ１２、路面標示線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ａ，Ｌ４ａ，Ｌ５ａ，Ｌ６ａ，Ｌ７，Ｌ８、横断歩道Ｃ１〜Ｃ４、及び、標識ＳＧ１，ＳＧ２を認識する。

一方、候補物標認識部１３Ｂにより仮定位置Ｐ_２が選択された場合、候補物標認識部１３Ｂは、上記図６における仮定位置Ｐ_２を基準位置とした候補物標から、仮定位置Ｐ_２を基準位置とした第２遮蔽範囲Ｅ_Ｍ２に含まれる物標であるＰＬ６を更に除去する。よって、候補物標認識部１３Ｂは、仮定位置Ｐ_２を基準位置とした候補物標として、ポールＰＬ１〜ＰＬ５、路面標示線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ７，Ｌ８、横断歩道Ｃ１、及び、標識ＳＧ１を認識する。

〈自車位置推定装置２００による演算処理の一例〉
次に、自車位置推定装置２００による演算処理の一例について説明する。図８は、自車位置推定ＥＣＵ１０Ｂの処理を例示する図である。図９は、図８の候補物標の認識処理を例示する図である。図８及び図９に示されるフローチャートの処理は、例えば自車両Ｍの走行中に実行される。

図８に示されるように、自車位置推定装置２００の自車位置推定ＥＣＵ１０Ｂは、Ｓ２１において、測定位置取得部１１により自車両Ｍの測定位置の取得を行う。測定位置取得部１１は、ＧＰＳ受信部１の測定した自車両の位置情報に基づいて、自車両の地図上の位置である測定位置を取得する。

Ｓ２２において、自車位置推定ＥＣＵ１０Ｂは、外部センサ２で物標を検出する。Ｓ２３において、自車位置推定ＥＣＵ１０Ｂは、物標認識部１２により、検出した物標の地図上の位置を認識する。物標認識部１２は、外部センサ２で検出された物標の位置情報に基づいて、自車位置推定に利用される物標の地図上の位置を認識する。

Ｓ２４において、自車位置推定ＥＣＵ１０Ｂは、候補物標認識部１３Ｂにより複数の仮定位置の設定を行う。候補物標認識部１３Ｂは、自車両の測定位置の周辺において例えば３個の仮定位置を設定する。Ｓ２５において、自車位置推定ＥＣＵ１０Ｂは、候補物標認識部１３Ｂにより仮定位置の選択を行う。候補物標認識部１３Ｂは、設定した複数の仮定位置のうち、自車両の測定位置との誤差が最小となる仮定位置を選択する。

Ｓ２６において、自車位置推定ＥＣＵ１０Ｂは、候補物標認識部１３Ｂにより候補物標の認識を行う。具体的には、候補物標認識部１３Ｂは、図９に示される処理を行う。Ｓ３１において、候補物標認識部１３Ｂは、Ｓ２３において地図上の位置を認識した物標のうち、外部センサ２のセンサ検出範囲Ｅに含まれる物標を抽出する。

Ｓ３２において、自車位置推定ＥＣＵ１０Ｂは、候補物標認識部１３Ｂにより第１遮蔽範囲Ｅ_ＳＴに含まれる物標の除去を行う。候補物標認識部１３Ｂは、Ｓ３１において抽出した物標のうち、第１遮蔽範囲Ｅ_ＳＴに含まれる物標を除去する。

Ｓ３３において、自車位置推定ＥＣＵ１０Ｂは、候補物標認識部１３Ｂにより第２遮蔽範囲Ｅ_Ｍ１又は第２遮蔽範囲Ｅ_Ｍ２に含まれる物標の除去を行う。候補物標認識部１３Ｂは、Ｓ３２において第１遮蔽範囲Ｅ_ＳＴに含まれる物標が除去された物標のうち、第２遮蔽範囲Ｅ_Ｍ１又は第２遮蔽範囲Ｅ_Ｍ２に含まれる物標を抽出する。

Ｓ３４において、自車位置推定ＥＣＵ１０Ｂは、候補物標認識部１３Ｂにより候補物標の認識を行う。候補物標認識部１３Ｂは、Ｓ３３において第２遮蔽範囲Ｅ_Ｍ１又は第２遮蔽範囲Ｅ_Ｍ２に含まれる物標が除去された物標を候補物標として認識する。

図８の処理に戻り、自車位置推定ＥＣＵ１０Ｂは、Ｓ２７において、自車位置推定部１４により、外部センサ２で検出した物標の地図上の位置と、認識した候補物標の地図上の位置との照合を行う。Ｓ２８において、自車位置推定ＥＣＵ１０Ｂは、Ｓ２７での照合結果に基づいて、自車位置推定部１４により自車位置の推定を行う。

〈自車位置推定装置２００の作用効果〉
以上説明した第２実施形態の自車位置推定装置２００では、物標のうち自車両の外部センサ２の検出範囲Ｅに含まれる物標が候補物標として認識される。候補物標と自車両の外部センサ２が検出した物標とに基づいて、自車位置が推定される。これにより、自車両の外部センサ２の検出範囲Ｅに含まれない物標を誤って用いた自車位置の推定が抑制される。その結果、自車両の地図上の自車位置の推定精度を向上させることができる。

自車位置推定装置２００は、地図上の遮蔽物の位置情報を含む遮蔽物情報を記憶する遮蔽物データベース５Ｃを更に備える。候補物標認識部１３Ｂは、自車両の測定位置と外部センサ２の検出範囲と物標の地図上の位置情報と遮蔽物情報とに基づいて、候補物標を認識する。自車位置推定装置２００によれば、遮蔽物の位置情報を含む遮蔽物情報を考慮しつつ、物標のうち自車両の外部センサ２の検出範囲に含まれる物標が候補物標として認識される。これにより、遮蔽物により自車両の外部センサ２が検出できない物標を誤って用いた自車位置の推定が抑制される。よって、自車両の地図上の自車位置の推定精度を更に向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。

例えば、第１実施形態の自車位置推定装置１００において、第２実施形態の自車位置推定装置２００における候補物標の認識を併用してもよい。この場合、自車位置推定装置１００の自車位置推定ＥＣＵ１０Ａは、自車位置推定装置２００における候補物標認識部１３Ｂを有しており、検出物標データベース５Ｂ及び遮蔽物データベース５Ｃに接続されている。自車位置推定ＥＣＵ１０Ａの自車位置推定部１４は、候補物標認識部１３Ａで認識した候補物標、又は、候補物標認識部１３Ｂで認識した候補物標を、所定の条件に応じて使い分けてもよい。例えば、第１実施形態の検出物標データベース５Ａにおいて物標の地図上の位置と物標の検出可能エリアとが関連付けられていない地域等を自車両が走行している場合には、自車位置推定部１４は、第２実施形態の候補物標認識部１３Ｂで認識した候補物標を用いて自車位置の推定を行うことができる。また、例えば、第２実施形態の候補物標認識部１３Ｂが認識した候補物標の地図上の位置と、外部センサ２で検出した物標の地図上の位置と、の照合を自車位置推定部１４が行った結果、当該候補物標の地図上の位置と当該物標の地図上の位置との位置の誤差（乖離）が一定の誤差以上大きい場合には、自車位置推定部１４は、第１実施形態の候補物標認識部１３Ａで認識した候補物標を用いて自車位置の推定を行うことができる。

候補物標認識部１３Ｂは、遮蔽物データベース５Ｃだけではなく、予め用意された静止障害物に関するマップデータと自車両の測定位置とに基づいて、静止障害物に関する情報を取得してもよい。静止障害物に関するマップデータには、静止障害物の地図上の位置の情報が含まれている。なお、マップデータにおいて、静止障害物が個々に区別されている必要はなく、木の枝とガードレールとが接触している場合には一連の静止障害物として扱っていてもよい。また、候補物標認識部１３Ｂは、図示しない通信部を介して他車両と車々間通信を行うことで、他車両に関する遮蔽物情報を取得してもよい。

第２実施形態の自車位置推定装置２００は、必ずしも候補物標認識部１３Ｂにより第２遮蔽範囲Ｅ_Ｖに含まれる物標の除去を行わなくてもよい。この場合、図９におけるＳ３３の処理が省略される。

第２実施形態の自車位置推定装置２００は、必ずしも遮蔽物データベース５Ｃを備える必要はない。この場合、図９におけるＳ３２の処理が省略される。候補物標認識部１３Ｂによる第２遮蔽範囲Ｅ_Ｖに含まれる物標の除去（図９におけるＳ３３の処理）は、行ってもよいし、行わなくてもよい。

その他、自車位置推定装置１００，２００は、必ずしも車両に搭載されている必要はなく、情報管理センター等のサーバ内に設けられていてもよい。この場合、自車位置推定装置１００，２００は、例えば、自車両Ｍからの自信度演算の要求及び自車両Ｍの各種情報（自車両の測定位置、及び外部センサの検出結果等）を受け取ることで、候補物標を認識でき、自車位置を推定することができる。

自車両Ｍは、自動運転ＥＣＵ５０を必ずしも備える必要はない。自車位置推定ＥＣＵ１０Ａ，１０Ｂは、推定した自車位置を自動運転以外の制御のために種々のＥＣＵ等に送信してもよい。

１…ＧＰＳ受信部、２…外部センサ、３…内部センサ、４…地図データベース、５Ａ，５Ｂ…検出物標データベース、５Ｃ…遮蔽物データベース、６…ＨＭＩ、１０Ａ，１０Ｂ…自車位置推定ＥＣＵ、５０…自動運転ＥＣＵ、１１…測定位置取得部、１２…物標認識部、１３Ａ，１３Ｂ…候補物標認識部、１４…自車位置推定部、１００，２００…自車位置推定装置。

Claims

地図上の位置が予め定められている物標を車載センサで検出し、前記物標を自車両の前記地図上の位置である自車位置の推定に利用する自車位置推定装置であって、
前記物標の地図上の位置と前記物標の検出可能エリアとを関連付けた検出物標情報を記憶する検出物標データベースと、
車載の測定部により測定された前記自車両の地図上の位置である測定位置を取得する測定位置取得部と、
前記検出物標情報における前記検出可能エリアと前記測定位置とに基づいて、前記物標のうち前記測定位置を含む前記検出可能エリアに関連付けられている候補物標を認識する候補物標認識部と、
前記候補物標の地図上の位置と前記車載センサの検出結果とに基づいて、前記自車位置を推定する自車位置推定部と、を備える、自車位置推定装置。
地図上の位置が予め定められている物標を車載センサで検出し、前記物標を自車両の前記地図上の位置である自車位置の推定に利用する自車位置推定装置であって、
前記物標の地図上の位置情報を記憶する検出物標データベースと、
車載の測定部により測定された前記自車両の地図上の位置である測定位置を取得する測定位置取得部と、
前記測定位置と前記車載センサの検出範囲と前記物標の地図上の位置情報とに基づいて、前記物標のうち前記自車両の前記車載センサの検出範囲に含まれる候補物標を認識する候補物標認識部と、
前記候補物標の地図上の位置と前記車載センサの検出結果とに基づいて、前記自車位置を推定する自車位置推定部と、を備える、自車位置推定装置。
地図上の遮蔽物の位置情報を含む遮蔽物情報を記憶する遮蔽物データベースを更に備え、
前記候補物標認識部は、前記測定位置と前記車載センサの検出範囲と前記物標の地図上の位置情報と前記遮蔽物情報とに基づいて、前記候補物標を認識する、請求項２に記載の自車位置推定装置。