JP2020169906A - 車両位置決定装置、車両位置決定システムおよび車両位置決定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】看板やモニュメント等の目印となる物標が少ない場所や存在しない場所でも、精度良く車両位置を決定できる技術を提供する。【解決手段】車両１０に搭載される車両位置決定装置１１０は、車両の位置を特定する道路情報であって、車両に対する相対的な微少変位によって表される周辺画像を取得する取得部１１２と、道路情報と、予め定められた地点の絶対的な位置を示す道路特徴情報と、を比較して、その比較結果に応じて車両位置を決定する制御部１１４と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、車両位置決定装置、車両位置決定システムおよび車両位置決定法に関する。

車両位置を決定する技術として、例えば、特許文献１に記載されているような、カメラの撮像画像と予め用意した疎な地図とを比較して、車両位置を決定する技術が知られている。

特表２０１８−５１０３７３号公報

しかし、看板やモニュメント等の目印となる物標が少ない場所や存在しない場所においては、車両位置を精度良く決定できない。そこで、場所を問わず精度良く車両位置を決定できる技術が望まれていた。

本開示の一形態によれば、車両（１０）に搭載される車両位置決定装置（１１０）が提供される。この車両位置決定装置は、車両（１０）に搭載される車両位置決定装置（１１０）であって、前記車両の位置を特定するための道路情報であって、前記車両に対する相対的な微少変位によって表される周辺画像を取得する取得部（１１２）と、前記道路情報と、予め定められた地点の絶対的な位置を示す道路特徴情報と、を比較して、その比較結果に応じて車両位置を決定する制御部（１１４）と、を備え、前記周辺画像は、予め定められた時間における前記車両に対する相対的な変位によって表される。

この車両位置決定装置によれば、車両に対する相対的な微少変位によって表される周辺画像に示される、車両の位置を特定するための道路情報と、予め定められた地点の絶対的な位置を示す道路特徴情報と、を比較して、その比較結果に応じて車両位置を決定する。そのため、場所を問わず精度良く車両位置を決定できる。

車両位置決定装置が搭載された車両の一例を示す説明図。 周辺画像の一例を示す図。 周辺画像の比較例を示す図。 車両位置決定処理の一例を示したフローチャート。 高精度車両位置決定処理の一例を示したフローチャート。

Ａ．第１実施形態：
図１に示すように、車両１０は、車両位置決定システム１００を備える。本実施形態において、車両位置決定システム１００は、車両１０の地図上の座標として表される絶対的な位置である車両位置を決定する。本実施形態において、車両位置決定システム１００は、車両位置決定装置１１０と、変位センサ１２２と、カメラ１２４と、車両位置センサ１２６と、道路特徴情報記憶部１３０と、を備える。

道路特徴情報記憶部１３０は、本実施形態において、道路特徴情報と、ランドマークとそのランドマークに対応する位置情報とを記憶している。「道路特徴情報」とは、予め定められた地点の絶対的な位置を示す情報である。道路特徴情報は、例えば、予め定められた地点の道路情報とその地点を示す地図上の座標情報とを含む情報である。「道路情報」とは、車両の位置を特定するための情報である。

道路情報や道路特徴情報が含む情報としては例えば以下のような情報のいずれか１つ以上を用いることが可能である。

＜情報１：道路形状情報＞
車両の進行方向における路面の形状を示す情報（具体的には、例えば、地面の起伏による路面のうねりを示す情報）
＜情報２：道路模様情報＞
路面の表面の模様を示す情報（具体的には、例えば、路面のシミや石畳を示す情報）
＜情報３：距離標情報＞
距離標を示す情報（具体的には、例えば、キロポストやマイルポストを示す情報）
＜情報４：道路物標情報＞
道路近傍の静止物標を示す情報（具体的には、例えば、街路樹の幹の模様や街路樹や消火栓の配置パターンを示す情報）

また、上記の情報１〜４やその他の情報を適宜組み合わせて道路情報や道路特徴情報とすることもできる。

車両位置決定装置１１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）や、ＲＡＭ、ＲＯＭにより構成されたマイクロコンピュータ等からなり、予めインストールされたプログラムをマイクロコンピュータが実行することによって、取得部１１２および、制御部１１４として機能する。ただし、これらの各部の機能の一部又は全部をハードウェア回路で実現してもよい。

取得部１１２は、道路情報であって、車両１０に対する相対的な微少変位によって表される変位センサ１２２が撮影した周辺画像を取得する。微少変位とは、例えば、１ｃｍ以下の変位である。取得部１１２は、カメラ１２４が撮影した画像や、車両位置センサ１２６が検出した車両位置を取得する。また、取得部１１２は、道路特徴情報記憶部１３０に記憶された道路特徴情報を取得する。制御部１１４は、取得部１１２が取得した道路情報と道路特徴情報とを比較して、その比較結果に応じて車両位置を決定する。

変位センサ１２２は、車両１０に対する相対的な微少変位を輝度変化の信号として取得する。変位センサ１２２は、単一の撮像素子によって構成される複数の画素を有し、物体の変位に伴い生じる物体の輝度値の変化というイベントを数μｓ単位で検出可能なイベント検出型の撮像装置、例えば、イベントカメラ、である。変位センサ１２２は、物体における輝度値が変化した位置に対応する変化画素の情報、例えば、受光強度、画素座標を検出結果として出力し、複数の画素全てを走査して得られるフレーム単位の検出結果を出力しない。したがって、変位センサ１２２の検出結果を用いることにより、車速や車両周辺の明暗の度合いといった撮影環境に左右されないで道路情報を検出することが可能となる。変位センサ１２２は、車両１０に対する相対的な物体の微少変位に応じて値が変化した変化画素の情報を出力できれば良く、フレーム群からなる検出信号を出力しないイメージセンサの他に、道路情報を示す画像を撮影可能な高フレームレート、例えば、１０００ｆｐｓでのフレーム群からなる検出信号を出力可能な撮像装置が用いられても良い。

カメラ１２４は、車両１０の周囲を撮影して画像を取得する。車両位置センサ１２６は、現在の車両１０の車両位置を検出する。車両位置センサ１２６として、例えば、汎地球航法衛星システム（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ（ｓ）（ＧＮＳＳ））やジャイロセンサ等が挙げられる。

図２および図３に示す画像は、それぞれ変位センサ１２２とカメラ１２４とで、同じ条件で同じ場所を撮影した周辺画像の一例である。これらの周辺画像は、石畳の路面を撮影した画像である。図２に示す変位センサ１２２で撮影した周辺画像は、車両１０の移動によるブレが生じていないのに対して、図３に示すカメラ１２４で撮影した比較用の周辺画像は、ブレが生じている。上述したように、変位センサ１２２は、数μｓ単位の輝度変化を捉えるため、夜間であっても車両１０の移動に伴うブレが生じないが、カメラ１２４は、例えばフレームレートが６０ｆｐｓと車両１０の移動速度に対して遅く、また、露光時間が車両１０の移動速度に対して長いため、カメラ１２４で撮影した比較用の周辺画像はブレが生じる場合がある。そのため変位センサ１２２で撮影した周辺画像はカメラ１２４で撮影した周辺画像に比べて、石畳の模様が鮮明である。つまり、車両位置決定システム１００は、変位センサ１２２を用いることで、明確に道路情報を取得することができる。

図４に示す車両位置決定処理は、車両１０の位置を決定する処理である。この処理は車両位置決定システム１００の動作中、車両位置決定装置１１０により繰り返し実行される処理である。

車両位置決定装置１１０は、基準車両位置を推定する（ステップＳ１００）。具体的には、取得部１１２が、車両位置センサ１２６が検出した車両位置を基準車両位置として取得する。制御部１１４は、これに代えて、また、これに加えて、周知の車両位置決定技術によって、道路情報と異なる情報を用いて基準車両位置を推定してもよい。例えば、制御部１１４は、車両位置センサ１２６が検出した車両位置に対応する撮像画像を道路特徴情報記憶部１３０から取得し、カメラ１２４から取得した画像に含まれるランドマークと道路特徴情報記憶部１３０から取得した画像に含まれるランドマークの位置とを比較して、基準車両位置を推定してもよい。ここで用いられる道路特徴情報記憶部１３０から取得した、ランドマークが含まれる画像、およびそのランドマークの位置情報は、基準車両位置を推定するための情報であり、道路特徴情報とは異なる情報である。

車両位置決定装置１１０は、基準車両位置の精度が予め定められた判別精度より低いか否か判定する（ステップＳ１１０）。基準車両位置の精度は、例えば、車両位置センサ１２６の通信強度や、電波を受信した衛星の数、また、制御部１１４が推定した基準車両位置における誤差範囲に応じて求める事ができる。判別精度は、車両位置の精度を判別するために予め定められた閾値であり、許容できる最低の精度を示す値である。なお、ステップＳ１００に代えて、取得部１１２は、道路情報と異なる情報を用いて推定された基準車両位置の精度を取得してもよい。

基準車両位置の精度が判別精度より低い場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、制御部１１４は、後述する車両位置の決定の処理において、道路情報として、車両１０の周辺における第１範囲を撮像した第１周辺画像から抽出される、第１道路情報を用いるよう設定する（ステップＳ１２０）。一方、基準車両位置の精度が判別精度以上の場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、制御部１１４は、後述する車両位置の決定の処理において、道路情報として、車両１０の周辺における第１範囲よりも狭い第２範囲を撮像した第２周辺画像から抽出される第２道路情報を用いるよう設定する（ステップＳ１２５）。つまり、基準車両位置の精度が判別精度以上の場合、基準車両位置の精度が判別精度より低い場合よりも、道路情報を示す周辺画像の撮像範囲を狭くする。これにより、基準車両位置の精度が判別精度以上の場合に、基準車両位置の精度が判別精度より低い場合よりも、後述する車両位置の決定の処理において決定される車両位置の誤差範囲が狭くなり、より精度良く車両位置を決定できる。精度が判別精度より低い場合、車両位置の誤差範囲が広いため、より広範囲な第1道路情報を使用することで、基準車両位置の精度誤差を吸収することが可能となる。また、精度が判別精度以上の場合は、より狭範囲な第2道路情報を使用することで精度の高い車両位置の決定を行うことが可能となる。なお、第１周辺画像と第２周辺画像とを、異なる大きさの範囲で撮像した周辺画像としているが、同一の周辺画像における異なる大きさの範囲から道路情報を抽出するようにしてもよい。

制御部１１４は、基準車両位置よりも高精度な車両位置を決定し、車両位置決定処理を終了する（ステップＳ１３０）。車両位置の決定方法の詳細については後述する。

図５に示す高精度車両位置決定処理は、図４に示すステップＳ１３０において、車両位置決定装置１１０が車両位置を決定する一連の処理である。なお、図４に示す車両位置決定処理に代えて、図５に示す高精度車両位置決定処理のみによって車両位置を決定してもよい。

車両位置決定装置１１０は、道路特徴情報記憶部１３０から道路特徴情報を取得する（ステップＳ２００）。より具体的には、車両位置決定装置１１０は、基準車両位置に対応する地点の絶対的な位置の道路特徴情報を道路特徴情報記憶部１３０から取得する。

車両位置決定装置１１０は、道路情報を取得する（ステップＳ２１０）。より具体的には、取得部１１２が、道路情報としての周辺画像を取得する。本実施形態において、車両位置決定装置１１０は、上述した処理（図４、ステップＳ１２０、１２５）で設定した道路情報を取得する。より具体的には、基準車両位置の精度が判別精度よりも低い場合には第１道路情報を取得し、基準車両位置の精度が判別精度以上の場合には第２道路情報を取得する。第１道路情報は、例えば、車両１０の進行方向における１００ｍ先と車両の幅方向における３０ｍとで定められる第１範囲で撮像した第１周辺画像から抽出される道路情報であり、第２道路情報は、例えば、車両１０の進行方向における５ｍ先と車両の幅方向における１．５ｍとで定められる第２範囲で撮像した第２周辺画像から抽出される道路情報である。

続いて、制御部１１４は、道路情報と道路特徴情報との類似度Ｓｄを算出する（ステップＳ２２０）。制御部１１４は、周知の画像解析技術を用いて類似度Ｓｄを求めることができ、例えば、パターンマッチング方を用いて求められてもよく、画像の特徴量を比較することで求められてもよい。また、制御部１１４は、道路情報として道路標識情報を用いる場合、周囲画像に含まれるキロポストより文字列を抽出し、その文字列の一致度合いを類似度Ｓｄとして求めてもよい。

制御部１１４は、算出した類似度Ｓｄが予め定められた閾値Ｓｔｈ以上か否かを判定する（ステップＳ２３０）。閾値Ｓｔｈは、例えば、類似度を０から１の範囲の値で示す場合に、０．７以上の値に定める事ができる。類似度Ｓｄが閾値Ｓｔｈ以上の場合（ステップＳ２３０：ＹＥＳ）、制御部１１４は、車両位置を決定する（ステップＳ２４０）。一方、類似度ＳｄがＳｔｈより小さい場合（ステップＳ２３０：ＮＯ）、制御部１１４は、車両位置を不定とする（ステップＳ２４５）。制御部１１４は、車両位置を更新せず、基準車両位置に定めてもよい。

以上説明した第１の実施形態に係る車両位置決定装置１１０によれば、予め定められた時間における車両１０に対する相対的な変位によって表され周辺画像に示される、車両１０の位置を特定するための道路情報と、予め定められた地点の絶対的な位置を示す道路特徴情報と、を比較して、その比較結果に応じて車両位置を決定する。そのため、場所を問わず精度良く車両位置を決定できる。また、車両位置決定装置１１０は、基準車両位置の精度に応じて、車両位置決定処理において用いる道路情報を示す周辺画像の撮像範囲を定めており、基準車両位置の精度が高い場合、基準車両位置の精度が低い場合よりも、道路情報を示す周辺画像の撮像範囲を狭くする。そのため、車両位置の誤差範囲が狭くなり、より精度良く車両位置を決定できる。

Ｂ．他の実施形態：
（１）上記実施形態において、制御部１１４は、車両位置を決定する処理に用いる道路情報として、基準車両位置の精度に応じて、道路情報を示す周辺画像の撮像範囲を定めている（図４、ステップＳ１２０、１２５）。この代わりに、車両位置決定装置１１０は、基準車両位置の精度に応じて、道路情報として用いる情報を定めてもよい。例えば車両位置決定装置１１０は、基準車両位置の精度が判別精度より小さい場合、道路情報として道路形状情報を用いるよう設定し、一方、基準車両位置の精度が判別精度以上の場合、道路情報として道路模様情報を用いるよう設定してもよい。より具体的には、車両位置決定システム１００は、道路形状情報である路面のうねりを撮像できるよう変位センサ１２２が車両１０の進行方向を撮像するように設定したり、道路模様情報である石畳等の路面の表面を撮像できるよう変位センサ１２２が車両１０の下方向を撮像するように設定する。

（２）上記実施形態において、制御部１１４は、類似度Ｓｄが閾値Ｓｔｈ以上か否かに応じて、車両位置を決定している（図５、ステップＳ２４０、２４５）。この代わりに、制御部１１４は、複数の道路特徴情報との各類似度Ｓｄを算出し、類似度Ｓｄが最も高い道路特徴情報が示す位置を車両位置に決定してもよい。また、制御部１１４は、道路情報として道路標識情報を用いる場合、周囲画像に含まれるキロポストを抽出し、道路特徴情報と比較することでそのキロポストが示す地点を特定し、キロポストとの距離に応じて、車両位置を決定してもよい。

以上、実施形態、変形例に基づき本開示について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本開示の理解を容易にするためのものであり、本開示を限定するものではない。本開示は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本開示にはその等価物が含まれる。たとえば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０ 車両、１００ 車両位置決定システム、１１０ 車両位置決定装置、１１２ 取得部、１１４ 制御部、１２２ 変位センサ、１２４ カメラ、１２６ 車両位置センサ、１３０ 道路特徴情報記憶部

Claims (7)

1. 車両（１０）に搭載される車両位置決定装置（１１０）であって、
   前記車両の位置を特定するための道路情報であって、前記車両に対する相対的な微少変位によって表される周辺画像を取得する取得部（１１２）と、
   前記道路情報と、予め定められた地点の絶対的な位置を示す道路特徴情報と、を比較して、その比較結果に応じて車両位置を決定する制御部（１１４）と、を備える、車両位置決定装置。
2. 請求項１に記載の車両位置決定装置であって、
   前記道路情報は、前記車両の進行方向における路面の形状を示す道路形状情報を含む、車両位置決定装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両位置決定装置であって、
   前記道路情報は、路面の表面の模様を示す道路模様情報を含む、車両位置決定装置。
4. 請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の車両位置決定装置であって、
   前記道路情報は、距離標を示す道路標識情報を含む、車両位置決定装置。
5. 請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の車両位置決定装置であって、
   前記取得部は、前記道路情報と異なる情報を用いて推定された車両位置の精度を取得し、
   前記制御部は、
   前記精度が予め定められた判別精度より低い場合に、前記道路情報として、前記車両の周辺における第１範囲を撮像した第１周辺画像から抽出される、第１道路情報を用いて前記車両位置を決定し、
   前記精度が前記判別精度以上の場合に、前記道路情報として、前記車両の周辺における前記第１範囲よりも狭い第２範囲を撮像した第２周辺画像から抽出される第２道路情報を用いて前記車両位置を決定する、車両位置決定装置。
6. 車両に搭載される車両位置決定システム（１００）であって、
   請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の車両位置決定装置と、
   前記周辺画像を出力する変位センサ（１２２）と、を備え、
   前記変位センサは、前記微少変位を輝度変化の信号として取得出来る、車両位置決定システム。
7. 車両位置決定方法であって、
   車両の位置を特定するための道路情報であって、前記車両に対する相対的な微少変位によって表される周辺画像を取得し、
   前記道路情報と、予め定められた地点の絶対的な位置を示す道路特徴情報と、を比較して、その比較結果に応じて車両位置を決定する、車両位置決定方法。