JP2022191916A - 位置推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位置推定に用いる地図情報のデータサイズを小さくしつつ、位置推定可能な状態を長く確保可能な位置推定装置を提供する。
【解決手段】位置推定装置は、検知結果取得部と、取得すべき地図情報であるか否かを判断する取得判断部とを備えている。位置推定装置は、現在区域の地図情報と予定区域の地図情報と取得判断部が取得すべきと判断した地図情報とを取得し、取得判断部が取得すべきでないと判断した地図情報を取得しない地図取得部を備えている。位置推定装置は、検知結果取得部が取得した検知結果と地図取得部が取得した地図情報とを用いて、地図上での現在地を示す地図上位置を推定する地図上位置推定部を備えている。取得判断部は、現在区域と予定区域以外の道路区域であって地図上位置の推定に利用する可能性のある道路区域である予備区域の地図情報について、取得すべき地図情報であるか否かを判断する。
【選択図】図５

Description

この明細書における開示は、位置推定装置に関する。

特許文献１は、車線レベルでの高精度な位置推定が可能な自己位置推定装置を開示している。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。

特開２０１８－１５５７３２号公報

先行技術文献の構成では、車両が走行可能な車線情報を含む地図情報を地図取得部が取得して、自己位置の推定に利用する。ただし、取得する地図情報がどのような道路区域における地図情報であるかについては示されていない。仮に取得可能な全ての道路区域における地図情報を取得する構成であれば、地図情報のデータサイズが非常に大きくなりやすい。このため、地図情報を用いた位置推定におけるデータ処理の負荷が大きくなりやすい。このように、位置推定における処理負荷を軽減する目的では、不要な地図情報をなるべく取得しないことが好ましいと言える。

また、地図情報が取得できていない道路区域が存在する場合には、その道路区域を走行する際に地図情報を用いた位置推定ができない。このように、位置推定可能な状態を長く確保する目的では、必要な地図情報を漏れなく取得することが好ましいと言える。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、位置推定装置にはさらなる改良が求められている。

開示される１つの目的は、位置推定に用いる地図情報のデータサイズを小さくしつつ、位置推定可能な状態を長く確保可能な位置推定装置を提供することにある。

ここに開示された位置推定装置は、車両（５）の現在地を検知する検知装置（１０）の検知結果を取得する検知結果取得部（７１）と、
複数に分割された道路区域に対応して設けられている複数の地図情報について、取得すべき地図情報であるか否かを判断する取得判断部（７４）と、
現在地を含む道路区域である現在区域の地図情報と、走行予定経路を含む道路区域である予定区域の地図情報と、取得判断部が取得すべきと判断した地図情報とを取得し、取得判断部が取得すべきでないと判断した地図情報を取得しない地図取得部（７５）と、
検知結果取得部が取得した検知結果と地図取得部が取得した地図情報とを用いて、地図上での現在地を示す地図上位置を推定する地図上位置推定部（７９）とを備え、
取得判断部は、現在区域と予定区域以外の道路区域であって地図上位置の推定に利用する可能性のある道路区域である予備区域の地図情報について、取得すべき地図情報であるか否かを判断する。

開示された位置推定装置によると、現在区域と予定区域以外の道路区域であって地図上位置の推定に利用する可能性のある道路区域である予備区域の地図情報について、取得すべき地図情報であるか否かを判断する取得判断部を備えている。このため、取得すべきと判断された予備区域の地図情報を含み、取得すべきでないと判断された予備区域の地図情報を含まない地図情報を用いて車両の位置を推定できる。したがって、取得すべき地図情報であるか否かを判断せず取得可能な地図情報を常に全て取得する構成に比べて、位置推定における処理負荷を軽減しやすい。また、予備区域の地図情報を常に取得しない構成に比べて、地図情報を用いて位置推定可能な状態を長く確保しやすい。したがって、位置推定に用いる地図情報のデータサイズを小さくしつつ、位置推定可能な状態を長く確保可能な位置推定装置を提供できる。

この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。

位置推定装置が搭載されている車両を示す構成図である。 車載カメラの撮像範囲を説明するための説明図である。 位置推定制御に関するブロック図である。 地図情報を説明するための説明図である。 位置推定制御に関するフローチャートである。 合流前の位置推定制御を説明するための説明図である。 車線変更を伴わない合流時の位置推定制御を説明するための説明図である。 図５のステップＳ１２０の処理に関するフローチャートである。 車線変更を伴う合流時の位置推定制御を説明するための説明図である。 第２実施形態における位置推定制御に関するフローチャートである。 第２実施形態における合流前の位置推定制御を説明するための説明図である。 第２実施形態における車線変更を伴わない合流時の位置推定制御を説明するための説明図である。

図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的におよび／または構造的に対応する部分および／または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および／または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。

第１実施形態
図１において、位置推定装置１は、車両５に搭載されている。位置推定装置１は、車両５が走行している位置を推定するための装置である。位置推定装置１は、車線に対する車両５の位置や、前方車両に対する車両５の位置等を推定できる。

位置推定装置１が車両５の走行車線を推定している場合には、位置推定装置１を走行車線推定装置と呼ぶことができる。位置推定装置１が推定した走行車線や前方車両との位置関係等の車両５の詳細な位置を示す情報は、車両５の自動運転における走行制御等に利用可能である。位置推定装置１は、位置推定システムを提供する装置とも言える。

位置推定装置１は、車載カメラ１１と、ＬｉＤＡＲ装置１２と、ミリ波レーダ１３と、衛星測位装置１６とを備えている。ＬｉＤＡＲは、Light Detection and Ranging/Laser Imaging Detection and Rangingの略である。

車載カメラ１１は、車両５の周囲を撮像する装置である。車載カメラ１１は、例えば車両５のルーフ部の前方に設けられている。この場合、車載カメラ１１は、車両５の前方を撮像することとなる。

撮像データには、例えば、道路に設けられた区画線５１が含まれ得る。区画線５１を含む撮像データには、車線幅や車線数等の情報が含まれており、この情報から道路幅や道路形状等の特徴、すなわち道路の特徴を推定可能である。

撮像データには、区画線５１以外にも看板、交通信号機、道路標識、ガードレール、路側帯、街路樹、壁等の自力では移動することのできない物体である静止物体が含まれ得る。区画線５１は、静止物体の一例を提供する。撮像データには、歩行者、人間以外の動物、自転車、オートバイ、他車両等の自力で移動することのできる物体である移動物体が含まれ得る。

図２に示すように、車載カメラ１１の撮像範囲は、車両５の左右方向の長さである車幅よりも広い範囲である。このため、撮像データには、車両５の走行車線に隣接する車線等を含む複数の車線が含まれ得る。また、撮像データには、車両５の走行車線に隣接する車線を走行する他車両が含まれ得る。

図１において、ＬｉＤＡＲ装置１２は、光の照射に対する反射点からの反射光を検出することで、反射点までの距離を計測する計測装置である。ＬｉＤＡＲ装置１２から反射点までの距離を複数の点について計測することで、ＬｉＤＡＲ装置１２の周囲を三次元点群データとして取得することができる。ＬｉＤＡＲ装置１２は、測距装置とも言える。

ミリ波レーダ１３は、所定方向に向けてミリ波または準ミリ波を送信するとともに、この送信波が物体で反射されて返ってきた反射波を受信する。ミリ波レーダ１３は、反射波の受信データを解析することにより、車両５に対する物体の相対位置や相対速度を計測する計測装置である。ミリ波レーダ１３は、車両５の前方において中央、右方、左方のそれぞれに設けられている。ミリ波レーダ１３は、ミリ波または準ミリ波を、車両５の前方範囲、前側方範囲等へ向けて照射する。ミリ波レーダ１３は、測距装置とも言える。

衛星測位装置１６は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機を備えている。ＧＮＳＳ受信機は、人工衛星から送信される測位信号を受信する装置である。衛星測位装置１６は、受信した測位信号に基づいて車両５の絶対位置を測位可能である。ただし、衛星測位装置１６で測位した絶対位置には、誤差が含まれている。衛星測位装置１６が受信した測位信号と後述する車両状態センサ１５の検知結果等を組み合わせることにより、車両５の測位精度を高めることができる。

図３において、位置推定装置１は、検知装置１０と通信装置１７と制御部７０とを備えている。検知装置１０には、車載カメラ１１とＬｉＤＡＲ装置１２とミリ波レーダ１３と車両状態センサ１５と衛星測位装置１６とが含まれる。車両状態センサ１５とは、車両５の車両状態を検知するためのセンサである。車両状態センサ１５には、例えば車両５の速度を検知する車速センサが含まれる。車両状態センサ１５には、例えば車両５の角速度を検知するジャイロセンサが含まれる。車両状態センサ１５には、例えば車両５のヨーレートを検知するヨーレートセンサが含まれる。車両状態センサ１５には、方向指示器の操作を検知する方向指示器センサが含まれる。

検知装置１０は、車両５の現在地を検知するための装置である。車載カメラ１１とＬｉＤＡＲ装置１２とミリ波レーダ１３とは、検知対象物との相対的な距離を算出可能な装置である。例えば、車載カメラ１１で区画線５１を撮像することで、区画線５１に対する車両５の相対的な位置関係を推定できる。例えば、ＬｉＤＡＲ装置１２で前方車両を検知することで、前方車両との車間距離を推定できる。例えば、ミリ波レーダ１３で道路の両側に位置しているガードレールまでの距離をそれぞれ検知することで、道路の幅方向における走行位置を推定できる。車載カメラ１１とＬｉＤＡＲ装置１２とミリ波レーダ１３とは、車両５の外部環境を認識するための環境認識センサとも言える。

車両状態センサ１５が検知した各車両状態に基づいて、車両５の位置が時間経過とともにどのように変化したかを推定することができる。例えば、車両５の車速と角速度の変化等を用いて車線変更の有無を推定できる。また、方向指示器の操作結果等を組み合わせることで、車線変更中であることや、これから車線変更を行う予定であることも推定可能である。

しかしながら、車両状態センサ１５が検知する車両状態には誤差が含まれる。このため、車両状態センサ１５で検知した車両状態のみから車両５の位置を推定する場合には、推定結果と実際の位置との間に誤差が生じる場合がある。推定結果と実際の位置との誤差は、車両５が走行する度に累積されるため、車両５が走行する距離が長いほど大きくなりやすい。

衛星測位装置１６が受信した測位信号と車両状態センサ１５が検知した車両状態との両方の情報に基づいて車両５の位置を推定可能である。この場合には、測位信号の受信によって車両５の絶対位置が更新される。このため、車両状態センサ１５による誤差が累積されにくくなる。したがって、車両状態センサ１５のみを用いた場合に比べて、推定結果と実際の位置との誤差を小さくしやすい。ただし、衛星測位装置１６を用いた絶対位置の推定精度によって、走行車線の推定精度が大きく異なることとなる。

測位信号と車両状態とに加え、車載カメラ１１とＬｉＤＡＲ装置１２とミリ波レーダ１３とが検知した検知結果とに基づいて車両５の位置を推定可能である。これによると、さらに高精度に車両５の位置を推定可能である。制御部７０は、検知装置１０に接続している。制御部７０は、検知装置１０の検知結果を取得する。

通信装置１７は、車両５の外部と通信を行うための装置である。通信装置１７は、例えば外部サーバ１８に設けられている地図情報データベースから所望の地図情報を受信可能に構成されている。外部サーバ１８としては、例えばクラウド上に設けられたサーバ装置を採用可能である。制御部７０は、通信装置１７に接続されている。制御部７０は、通信装置１７を制御して必要な情報を外部に送信する。また、制御部７０は、通信装置１７を制御して地図情報等の必要な情報を外部から受信する。

地図情報とは、車両５の自動運転に利用可能な情報であって、車載カメラ１１等の検知装置１０で検知した検知結果と対応可能な情報である。地図情報は、道路の詳細な特徴を三次元で示す情報とも言える。地図情報には、道路の車線幅、車線形状、車線数等の車線に関する情報である車線情報が含まれている。また、地図情報には、看板、交通信号機、道路標識、ガードレール、路側帯、壁等の静止物体の三次元構造を示す情報が含まれている。

車両５が手動運転中であっても、自動運転に切り替えられる可能性のある状態においては、必要な地図情報が取得され、車両５内部に記憶されることとなる。言い換えると、手動運転中であっても自動運転を開始するための準備を行う。これにより、車両５の利用者が自動運転の開始操作を行うことで、手動運転から自動運転にスムーズに切り替えることができる。手動運転から自動運転への切り替えを行う利用者は、車両管理操作を行う管理者であってもよい。

図４に示すように、地図情報には、区画線５１で示される車線情報が含まれている。区画線５１は、車道外側線５２と車線境界線５３とを備えている。車道外側線５２は、車道と路肩との境界を示す区画線５１であり、実線で示されている。車線境界線５３は、車線同士の境界を示す区画線５１であり、破線で示されている。

例えば、片側二車線の二本の道路が合流して片側四車線の道路となる場所での地図情報を想定する。想定した道路では、片側二車線の道路を走行中の車両５が進行方向に進むことで、片側四車線の道路を走行することとなる。以下では、合流後の片側四車線の道路において、進行方向に進む運転者から見て左側から順に第１車線５４ａ、第２車線５４ｂ、第３車線５４ｃ、第４車線５４ｄと称することとする。合流前の片側二車線の道路では、第１車線５４ａと第２車線５４ｂとが一本の道路を構成し、第３車線５４ｃと第４車線５４ｄとが一本の道路を構成している。

合流前の片側二車線の道路では、それぞれの車線が端の車線を構成しており、端の車線同士の間の車線、すなわち真ん中の車線が存在しない。一方、合流後の片側四車線の道路では、第１車線５４ａと第４車線５４ｄとが端の車線を構成しており、第２車線５４ｂと第３車線５４ｃとが真ん中の車線を構成している。

地図情報には、導流帯５６と進入障害物５７とが設けられている。導流帯５６と進入障害物５７とは、合流前の片側二車線の道路において、第２車線５４ｂと第３車線５４ｃとの間に設けられている。導流帯５６は、二本の道路をスムーズに合流させるための区画線５１であって、ゼブラゾーンとも呼ばれる。導流帯５６は、二本の道路が合流地点に向かって近づくほど小さくなるように設けられている。

進入障害物５７は、第２車線５４ｂと第３車線５４ｃとの間での車線変更を阻止するための構造物である。進入障害物５７は、道路表面から突き出して設けられているポール部材である。進入障害物５７は、ポール部材に限られない。例えば、進入障害物５７として分離帯や壁を採用してもよい。

合流前の片側二車線の道路において、進入障害物５７が設けられている部分については、第２車線５４ｂと第３車線５４ｃとの間での車線変更が物理的に不可能である。一方、導流帯５６が設けられている部分については、第２車線５４ｂと第３車線５４ｃとの間での車線変更が物理的には可能である。

図において、合流前の片側二車線の道路では分割された４つの道路区域が例示され、合流後の片側四車線の道路では分割された２つの道路区域が例示されている。道路区域は、ノードと道路リンクとを用いて表現される地図において道路を長手方向に分割することで設定されている。ここで、ノードは、交差点など、１つ１つの道路を線で表現したときの結節点のことであり、道路リンクは、ノードとノードの間の道路区間のことである。１つの道路区域は、１つの道路リンクに対応付けられることとなる。言い換えると、道路区域は、１つの道路区域に２つ以上の道路リンクが含まれることのないように設定されている。ただし、道路区域の設定方法は、上述の方法に限られない。例えば、１つの道路区域に複数のノードと複数の道路リンクを含むように、広い範囲を設定してもよい。あるいは、ノードや道路リンクと無関係に道路区域を設定してもよい。

道路区域は、道路を構成する車線を全て含むように道路の幅方向に跨って設定されている。このため、片側二車線の道路であれば二本の車線に跨って設定され、片側四車線の道路であれば四本の車線に跨って設定されることなる。また、道路区域は、車道外側線５２の内側だけでなく、車道外側線５２の外側も含むように設定されている。地図情報は、道路区域ごとに分割されており、１つの道路区域が１つの地図情報に対応している。

合流前の片側二車線の道路において、第１車線５４ａと第２車線５４ｂとを有する道路は、第１道路区域Ａ１と第２道路区域Ａ２との２つの道路区域に分割されている。第２道路区域Ａ２は、第１道路区域Ａ１よりも進行方向の下流側に位置している。第１道路区域Ａ１の地図情報が第１地図情報Ｍ１であり、第２道路区域Ａ２の地図情報が第２地図情報Ｍ２である。

合流前の片側二車線の道路において、第３車線５４ｃと第４車線５４ｄとを有する道路は、第３道路区域Ａ３と第４道路区域Ａ４との２つの道路区域に分割されている。第４道路区域Ａ４は、第３道路区域Ａ３よりも進行方向の下流側に位置している。第３道路区域Ａ３の地図情報が第３地図情報Ｍ３であり、第４道路区域Ａ４の地図情報が第４地図情報Ｍ４である。

合流後の片側四車線の道路は、第５道路区域Ａ５と第６道路区域Ａ６との２つの道路区域に分割されている。第６道路区域Ａ６は、第５道路区域Ａ５よりも進行方向の下流側に位置している。第５道路区域Ａ５の地図情報が第５地図情報Ｍ５であり、第６道路区域Ａ６の地図情報が第６地図情報Ｍ６である。車両５は、例えば第１道路区域Ａ１、第２道路区域Ａ２、第５道路区域Ａ５、第６道路区域Ａ６の順に走行可能である。

図３において、制御部７０は、検知結果取得部７１と道路区域設定部７２と進入可否判断部７３と取得判断部７４とを備えている。さらに、制御部７０は、地図取得部７５と地図記憶部７６と地図上位置推定部７９とを備えている。制御部７０は、位置推定装置１における制御を担う位置推定制御装置とも言える。

検知結果取得部７１は、検知装置１０を用いて検知した検知結果を取得する。取得する検知結果には車両５の現在地を示す情報が含まれている。また、検知結果には、車線情報や前方車両までの車間距離等の情報が含まれる。

道路区域設定部７２は、複数に分割されている道路区域に対して、現在区域と予定区域と予備区域とを設定する。現在区域とは、車両５の現在地を含む道路区域のことである。予定区域とは、車両５の走行予定経路を含む道路区域のことである。予備区域とは、現在区域と予定区域以外の道路区域であって、後述する地図上位置の推定に利用する可能性のある道路区域である。

自動運転中においては、現在区域から予定区域に向かって車両５が進行することになり、現在区域と予定区域とが順次更新されることとなる。これにより、現在区域の地図情報と予定区域の地図情報とを用いて自動運転を維持することとなる。ただし、自動運転を維持するためには地図情報が必要であり、必要な地図情報が取得できていない場合には、自動運転を実行できない状態となる。

例えば、手動運転から自動運転に切り替える際に、現在区域の地図情報と予定区域の地図情報とのみが取得されている状態を想定する。この状態では、予定区域以外の道路区域に進入すると、自動運転に必要な地図情報が取得できておらず自動運転に切り替えることができないこととなる。車両５が進入する予定区域以外の道路区域を予備区域に設定して、予備区域の地図情報を取得することで、自動運転に切り換え可能とすることができる。

進入可否判断部７３は、車両５の現在地から予備区域に進入可能であるかを判断する。予備区域への進入可否は様々な方法で判断できる。進入可否判断部７３による進入可否の判断方法については、後述する。

取得判断部７４は、現在区域の地図情報と予定区域の地図情報とを取得すべき地図情報と判断する。また、取得判断部７４は、予備区域の地図情報を取得すべきか否かを判断する。取得判断部７４は、予備区域に進入可能であると進入可否判断部７３が判断した場合に、予備区域の地図情報を取得すべきと判断する。一方、予備区域に進入不可能であると進入可否判断部７３が判断した場合に、予備区域の地図情報を取得すべきでないと判断する。

地図取得部７５は、取得判断部７４が取得すべきと判断した地図情報を取得する。一方、取得判断部７４が取得すべきでないと判断した地図情報については取得しない。このため、取得可能な地図情報を全て取得するのではなく、取得可能な地図情報の中から必要な地図情報を抜き出して取得することとなる。

地図記憶部７６は、地図取得部７５が取得した地図情報を記憶する。地図記憶部７６は、現在区域の地図情報と予定区域の地図情報とを記憶し、取得すべきと判断された予備区域の地図情報を記憶することとなる。

地図上位置推定部７９は、地図上位置を推定する。地図上位置とは、地図記憶部７６に記憶されている地図情報上での車両５の現在地を示す位置のことである。地図情報には、車線情報が含まれている。このため、地図上位置を推定することで車両５の走行車線がどの車線であるかを推定することができる。また、地図情報には、導流帯５６の情報が含まれている。このため、地図上位置を推定することで導流帯５６を走行中であるか否かを推定することができる。また、地図情報には、進入障害物５７の情報が含まれている。このため、地図上位置を推定することで車両５の現在地に対する進入障害物５７の位置関係を推定することができる。

位置推定装置１を用いた位置推定制御の詳細について、以下に説明する。車両５の自動運転を実現するためには、車両５の走行車線等を特定する必要がある。このため、位置推定制御によって車両５の走行車線等を適切に推定することは、車両５の自動運転を実現するための１つの工程を担っていると言える。以下では、片側二車線の道路から片側四車線の道路に進む際の位置推定制御を例に説明を行う。

図５において、車両５のパワースイッチがオンされるなどして位置推定制御を開始するとステップＳ１０１で、検知装置１０を用いた検知結果を検知結果取得部７１が取得する。検知結果には、車載カメラ１１の撮像データや衛星測位装置１６を用いた測位信号等から算出された車両５の現在地の情報が含まれる。検知結果を取得した後、ステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、道路区域設定部７２が道路区域を設定する。より詳細には、車両５の現在地の情報と走行予定経路の情報とに基づいて、現在区域と予定区域と予備区域とを設定する。例えば、車両５の現在地を含む道路区域は、現在区域に設定される。例えば、車両５の走行予定経路を含む道路区域のうち、現在区域の隣に位置する道路区域が予定区域に設定される。道路区域の設定は、ナビゲーション装置に記憶されている簡易マップの情報に基づいて設定可能である。

簡易マップには、ナビゲーションに利用する情報のみが含まれている。例えば、簡易マップには、道路の大まかな形状や目的地となり得る場所の情報が含まれている。一方、簡易マップには、車線情報やガードレールを示す情報は含まれていない。交通信号機を示す情報は、簡易マップと地図情報との両方に含まれる情報であるが、情報の内容は互いに異なる。簡易マップに含まれる交通信号機の情報は、交通信号機の有無を示す情報である。一方、地図情報に含まれる交通信号機の情報は、交通信号機の有無を示す情報だけでなく、交通信号機の形状を示す情報や、道路に対する設置位置を示す情報が含まれている。簡易マップは、地図情報に比べて情報量の少ない情報である。

図６において、車両５の現在地は、第１道路区域Ａ１に含まれている。また、走行予定経路は、第２道路区域Ａ２に含まれている。この場合、道路区域設定部７２は、第１道路区域Ａ１を現在区域に設定し、第２道路区域Ａ２を予定区域に設定することとなる。

また、道路区域設定部７２は、現在区域と予定区域以外の道路区域であって、車両５から取得距離以内に少なくとも一部が含まれる道路区域を予備区域に設定する。取得距離は、例えば車線幅と同程度の距離である３．５ｍ程度に設定可能である。取得距離が長いほど予備区域に設定される道路区域の数が増えやすい。図においては、取得距離を３．５ｍとして車両５を中心とした円形に、取得距離以内の領域を図示している。図においては、現在地から取得距離以内には現在区域以外の道路区域は存在していない。このため、予備区域に設定される道路区域は存在しないこととなる。

図７において、車両５の現在地は、第２道路区域Ａ２に含まれている。また、走行予定経路は、第５道路区域Ａ５に含まれている。この場合、道路区域設定部７２は、第２道路区域Ａ２を現在区域に設定し、第５道路区域Ａ５を予定区域に設定することとなる。また、現在地から取得距離以内には第４道路区域Ａ４が含まれている。このため、第４道路区域Ａ４を予備区域に設定することとなる。現在区域と予定区域と予備区域とを設定した後、ステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１１１では、地図情報を未取得の予備区域が存在するか否かを制御部７０が判断する。地図情報を未取得の予備区域が存在する場合（Ｓ１１１：ＹＥＳ）には、予備区域への進入可否を判断する必要があるため、ステップＳ１２０に進む。一方、地図情報を未取得の予備区域が存在しない場合（Ｓ１１１：ＮＯ）には、予備区域への進入可否を判断する必要がないため、ステップＳ１３１に進む。

ステップＳ１２０では、進入可否判断部７３が進入可否判断を行う。進入可否判断では、車両５が現在地から予備区域に進入可能か否かを判断する。進入可否判断の詳細について、以下に説明する。

図８において、進入可否判断を開始すると、ステップＳ１２１で車両５が自動運転中であるか否かを進入可否判断部７３が判断する。自動運転中であるか否かは、自動運転を開始するためのスイッチに基づいて判断することができる。自動運転中であれば、車両５が現在区域から予定区域に進入することになるため、走行予定経路を逸脱して予備区域に進入することがないと想定できる。自動運転中であると判断した場合（Ｓ１２１：ＹＥＳ）には、ステップＳ１２９に進む。一方、自動運転中でないと判断した場合（Ｓ１２１：ＮＯ）には、ステップＳ１２２に進む。

ステップＳ１２２では、端の車線を走行中であるか否かを進入可否判断部７３が判断する。端の車線を走行中であるか否かは、走行車線がどの車線であるかを示す検知結果に基づいて判断できる。仮に、走行車線が推定できない場合には、暫定的に端の車線を走行中であるとみなす。現在区域とは異なる道路区域である予備区域に進入するためには車道外側線５２よりも外側に進む必要がある。したがって、端の車線を走行中である場合には、真ん中の車線を走行中である場合に比べて車道外側線５２までの距離が短く、予備区域に進入しやすい状態であると言える。

端の車線を走行中である場合には、即座に予備区域に進入する可能性があると判断できる。一方、真ん中の車線を走行中である場合には、予備区域に進入する前に端の車線に車線変更する必要がある。このため、即座に予備区域に進入する可能性はないと判断できる。端の車線を走行中であると判断した場合（Ｓ１２２：ＹＥＳ）には、ステップＳ１２３に進む。一方、真ん中の車線を走行中であると判断した場合（Ｓ１２２：ＮＯ）には、ステップＳ１２９に進む。

端の車線には、予備区域側に位置する端の車線と、予備区域とは反対側に位置する端の車線とが存在する。このため、ステップＳ１２２において、予備区域側に位置する端の車線を走行中であればステップＳ１２３に進み、予備区域とは反対側に位置する端の車線を走行中であればステップＳ１２９に進むように判断してもよい。

ステップＳ１２３では、車両５が導流帯５６を走行しているか否かを判断する。車両５が導流帯５６を走行しているか否かは、検知装置１０の検知結果に基づいて判断できる。導流帯５６を走行している状態は、本来であれば走行すべきではない部分を走行している状態であり、予定区域ではなく予備区域に進入する可能性が高いと判断できる。車両５が導流帯５６を走行している場合（Ｓ１２３：ＹＥＳ）には、ステップＳ１２８に進む。一方、車両５が導流帯５６を走行していない場合（Ｓ１２３：ＮＯ）には、ステップＳ１２４に進む。

ステップＳ１２４では、現在区域と予備区域との高度差が進入不可高度差以上であるか否かを進入可否判断部７３が判断する。進入不可高度差とは、車両５が予備区域に進入できるか否かを判断するための値であって、現在区域と予備区域とが連続する道路であるかを判断するための値とも言える。進入不可高度差は、例えば５ｍに設定可能である。高架上に設けられた高速道路と地上に設けられた一般道路とが並んで設けられている場合を想定する。この場合、高度の高い道路を高速道路と認識し、高度の低い道路を一般道路と認識できる。このように２つの道路の高度差から、互いの道路に行き来が可能であるかを判断できる。

現在区域と予備区域との高度差は、例えば簡易マップに含まれる高度の情報から算出可能である。現在区域と予備区域との高度差が進入不可高度差以上である場合（Ｓ１２４：ＹＥＳ）には、ステップＳ１２９に進む。一方、現在区域と予備区域との高度差が進入不可高度差未満である場合（Ｓ１２４：ＮＯ）には、ステップＳ１２５に進む。

ステップＳ１２５では、現在地と予備区域との間に進入障害物５７が存在しているか否かを進入可否判断部７３が判断する。現在地と予備区域との間に進入障害物５７が存在しているか否かは、車載カメラ１１の撮像データや地図情報に含まれる進入障害物５７のデータから判断できる。現在地と予備区域との間に進入障害物５７が存在している場合（Ｓ１２５：ＹＥＳ）には、ステップＳ１２９に進む。一方、現在地と予備区域との間に進入障害物５７が存在していない場合（Ｓ１２５：ＮＯ）には、ステップＳ１２８に進む。

ステップＳ１２８では、車両５が現在地から予備区域に進入可能であると進入可否判断部７３が判断する。進入可否を判断した後、進入可否の判断結果を記憶した状態でステップＳ１３１に進む。

ステップＳ１２９では、車両５が現在地から予備区域に進入不可能であると進入可否判断部７３が判断する。進入可否を判断した後、進入可否の判断結果を記憶した状態でステップＳ１３１に進む。

進入可否判断の具体的な例を以下に説明する。図７に示すように、手動運転中の車両５が第２車線５４ｂを維持した状態で合流する場合を想定する。この場合、予備区域は第４道路区域Ａ４であるため、現在地から第４道路区域Ａ４への進入可否を判断することとなる。

ステップＳ１２１では、自動運転中ではないため、ステップＳ１２２に進む。ステップＳ１２２では、端の車線を走行中であるため、ステップＳ１２３に進む。ステップＳ１２３では、導流帯５６を走行中でないため、ステップＳ１２４に進む。ステップＳ１２４では、現在区域である第２道路区域Ａ２の高度と予備区域である第４道路区域Ａ４の高度との高度差は進入不可高度差未満であるため、ステップＳ１２５に進む。ステップＳ１２５では、進入障害物５７が存在していないため、ステップＳ１２８に進み、第４道路区域Ａ４に進入可能と判断することとなる。

図９に示すように、手動運転中の車両５が第２車線５４ｂから第３車線５４ｃに車線変更しながら合流する場合を想定する。このような運転は、渋滞が発生しており、合流後に車線変更するよりも合流前に車線変更をして少しでも早く目的の車線に進もうとする場合の手動運転として想定される。この場合における進入可否判断の具体的な例を以下に説明する。図において、予備区域は第４道路区域Ａ４であるため、現在地から第４道路区域Ａ４への進入可否を判断することとなる。

ステップＳ１２１では、自動運転中ではないため、ステップＳ１２２に進む。ステップＳ１２２では、端の車線を走行中であるため、ステップＳ１２３に進む。ステップＳ１２３では、導流帯５６を走行中であるため、ステップＳ１２８に進み、第４道路区域Ａ４に進入可能と判断することとなる。

図５のステップＳ１３１では、取得すべき地図情報を取得判断部７４が判断する。より詳細には、現在区域の地図情報と予定区域の地図情報とを取得すべき地図情報と判断する。さらに、進入可能であると判断された予備区域の地図情報を取得すべき地図情報と判断する。一方、進入不可能であると判断された予備区域の地図情報を取得すべきでない地図情報と判断する。取得すべき地図情報を判断した後、ステップＳ１３２に進む。

ステップＳ１３２では、取得判断部７４が取得すべきと判断した地図情報を地図取得部７５が取得する。より詳細には、現在区域の地図情報と予定区域の地図情報とを取得し、進入可能と判断された予備区域の地図情報とを取得することとなる。ただし、すでに取得済みの地図情報については、改めて取得しなくてもよい。例えば、予定区域の地図情報として第２地図情報Ｍ２を取得済みであれば、現在区域の地図情報として改めて第２地図情報Ｍ２を取得する必要はない。地図情報を取得した後、ステップＳ１４１に進む。

ステップＳ１４１では、地図取得部７５が取得した地図情報を地図記憶部７６が記憶する。地図記憶部７６には、地図取得部７５が取得した最新の地図情報だけでなく、地図取得部７５が過去に取得した地図情報も記憶されている。ただし、自動運転に利用する可能性のある地図情報のみを記憶しておいてもよい。この場合、過去に取得した地図情報のうち、自動運転に利用する可能性がほとんどない地図情報は消去してもよい。地図情報を記憶した後、ステップＳ１４２に進む。

ステップＳ１４２では、地図上位置推定部７９が車両５の地図上位置を推定する。地図上位置は、検知結果取得部７１が取得した検知結果と地図取得部７５が取得して地図記憶部７６に記憶されている地図情報とを用いて推定される。例えば、車載カメラ１１を用いて得られた撮像データの道路標識と地図情報に含まれる道路標識とを照合することで地図上位置を推定する。例えば、ＬｉＤＡＲ装置１２を用いて得られた三次元点群と地図情報に含まれる三次元座標とを照合することで地図上位置を推定する。

地図上位置を推定することで、検知装置１０では検知できていない情報を取得することができる。検知装置１０では検知できていない情報とは、例えば車載カメラ１１の死角になる位置に設けられている進入障害物５７の情報である。

地図上位置を推定した後、位置推定制御を終了する。ただし、車両５が走行している場合には、車両５の位置が時間経過とともに変化することとなる。このため、位置推定制御の終了後、速やかに位置推定制御を改めて開始することが好ましい。位置推定制御を繰り返し実行する場合、直前の位置推定制御で推定した地図上位置の情報も含めて、一連の位置推定制御を実行可能である。

以下、上述した実施形態による効果を説明する。上述した実施形態によると、取得判断部７４は、予備区域の地図情報について取得すべき地図情報であるか否かを判断する。このため、現在区域と予定区域以外の区域である予備区域についても必要に応じて地図情報を取得して、地図上位置の推定に利用できる。したがって、車両５が現在区域から予定区域ではなく予備区域に進入した場合であっても、地図上位置の推定を維持しやすい。また、不要と判断された予備区域の地図情報を取得しないことで、一連の位置推定制御における処理負荷を軽減しやすい。よって、位置推定に用いる地図情報のデータサイズを小さくしつつ、位置推定可能な状態を長く確保可能な位置推定装置１を提供できる。

特に、導流帯５６を跨るように導流帯５６を走行して車線変更をしながら合流するような手動運転がなされる場合を想定する。この場合、車両５が走行予定の経路を逸脱し、現在区域と予定区域とのどちらにも属さない道路区域である予備区域に進入することとなる。この時、予備区域の地図情報が取得できていなければ、新しく地図情報を取得するまでの間、一時的に車両５の位置を推定できず、速やかに自動運転を開始できない。しかしながら、予備区域の地図情報が取得できていれば、車両５の位置推定を維持でき、自動運転を速やかに開始できる。したがって、予備区域の地図情報を取得することは、速やかに自動運転を開始するために非常に有用である。

予備区域は、車両５の現在地から取得距離以内に少なくとも一部が含まれる道路区域である。このため、現在地から取得距離を越えるほど遠く離れた位置の道路区域を予備区域に設定することがない。したがって、予備区域に設定される道路区域の数を少なくしやすい。よって、予備区域として取得する地図情報のデータサイズを小さくしやすい。また、予備区域の数を少なくしやすいため、地図情報を取得すべきか否かの判断を行う数も少なくしやすい。したがって、進入可否判断における処理負荷を軽減しやすい。

取得判断部７４は、進入可否判断部７３が進入可能と判断した予備区域の地図情報を取得すべきと判断する。一方、進入可否判断部７３が進入不可能と判断した予備区域の地図情報については取得すべきではないと判断する。このため、進入不可能な予備区域の地図情報を取得することがない。したがって、進入不可能な予備区域の地図情報まで取得する場合に比べて、地図情報の取得における処理負荷や地図上位置の推定における処理負荷を軽減しやすい。

進入可否判断部７３は、車両５が自動運転中である場合には、予備区域に進入不可能と判断する。このため、予備区域に進入する可能性が非常に低いと判断できる状況で、予備区域の地図情報が取得されてしまうことを抑制できる。また、自動運転中であるか否かの判断は、車両５の外部環境によらず判断可能である。このため、車両５の外部環境によって変化する情報に基づく判断に比べて素早く判断しやすい。

進入可否判断部７３は、車両５が走行している車線が端の車線でない場合には、予備区域に進入不可能と判断する。言い換えると、車両５が走行している車線が真ん中の車線である場合には、予備区域に進入不可能であると判断する。このため、即座に予備区域に進入することのない状況で、予備区域の地図情報が取得されてしまうことを抑制できる。

進入可否判断部７３は、現在地と予備区域との間に進入障害物５７が存在する場合には、予備区域に進入不可能と判断する。このため、予備区域への進入が物理的に阻止されている状況で、予備区域の地図情報が取得されてしまうことを抑制できる。

進入可否判断部７３は、現在区域の高度と予備区域の高度との高度差が進入不可高度差以上である場合には、予備区域に進入不可能と判断する。このため、予備区域への進入が物理的に不可能な状況で、予備区域の地図情報が取得されてしまうことを抑制できる。

進入可否判断部７３は、車両５が現在区域と予備区域との間に位置している導流帯５６を走行している場合に、予備区域に進入可能と判断する。このため、予備区域に進入する可能性が高いと判断できる状況で、速やかに予備区域の地図情報を取得できる。

予備区域への侵入可否を判断して予備区域の地図情報を取得すべきか否かを判断する場合を例に説明を行ったが、進入可否判断を行わなくてもよい。この場合、予備区域と判断された道路区域の地図情報を全て取得すると判断することとなる。これによると、進入可否判断を行う場合に比べて、予備区域と判断してから予備区域の地図情報を取得するまでに要する時間を短くしやすい。また、一連の位置推定制御における処理負荷を軽減しやすい。

第２実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、現在区域と予定区域以外の道路区域であって、現在区域の隣に位置する道路区域を予備区域に設定する。

位置推定装置１を用いた位置推定制御の詳細について、以下に説明する。ただし、上述の実施形態と異なる部分を中心に説明を行い、上述の実施形態と同様の部分については説明を省略する。以下では、片側二車線の道路から片側四車線の道路に進む際の位置推定制御を例に説明を行う。

図１０において、車両５のパワースイッチがオンされるなどして位置推定制御を開始するとステップＳ１０１で、検知装置１０を用いた検知結果を検知結果取得部７１が取得し、ステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２では、道路区域設定部７２が道路区域を設定する。図１１において、車両５の現在地は、第１道路区域Ａ１に含まれており、走行予定経路は、第２道路区域Ａ２に含まれている。この場合、道路区域設定部７２は、第１道路区域Ａ１を現在区域に、第２道路区域Ａ２を予定区域にそれぞれ設定することとなる。

また、道路区域設定部７２は、現在区域と予定区域以外の道路区域であって、現在区域の隣に位置する道路区域を予備区域に設定する。図においては、現在区域の隣に位置する第３道路区域Ａ３を予備区域に設定することとなる。

図１２において、車両５の現在地は、第２道路区域Ａ２に含まれており、走行予定経路は、第５道路区域Ａ５に含まれている。この場合、道路区域設定部７２は、第２道路区域Ａ２を現在区域に、第５道路区域Ａ５を予定区域にそれぞれ設定することとなる。また、現在区域の隣に位置する第４道路区域Ａ４を予備区域に設定することとなる。

図において、現在区域が第１道路区域Ａ１から第２道路区域Ａ２に切り替わると略同時に、予備区域が第３道路区域Ａ３から第４道路区域Ａ４に切り替えられることとなる。現在区域と予定区域と予備区域とを設定した後、ステップＳ１１１に進み、位置推定制御の一連の工程を実行する。

車両５が図１１に示す位置を手動運転で走行している場合を例に、ステップＳ１２０の進入可否判断を説明する。図において、予備区域は第３道路区域Ａ３であるため、現在地から第３道路区域Ａ３への進入可否を判断することとなる。

ステップＳ１２１では、自動運転中ではないため、ステップＳ１２２に進む。ステップＳ１２２では、端の車線を走行中であるため、ステップＳ１２３に進む。ステップＳ１２３では、導流帯５６の外側を走行中であるためステップＳ１２４に進む。ステップＳ１２４では、第１道路区域Ａ１の高度と第３道路区域Ａ３の高度との高度差が進入不可高度差未満であるため、ステップＳ１２５に進む。ステップＳ１２５では、車両５の現在地と第３道路区域Ａ３との間に進入障害物５７が存在しているため、ステップＳ１２９に進み、第３道路区域Ａ３に進入不可能と判断することとなる。

以下、上述した実施形態による効果を説明する。上述した実施形態によると、予備区域は、現在区域の隣に位置する道路区域である。このため、現在区域の隣に位置しないほど遠く離れた位置の道路区域を予備区域に設定することがない。したがって、予備区域に設定される道路区域の数を少なくしやすく、予備区域として取得する地図情報のデータサイズを小さくしやすい。

他の実施形態
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、１つの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

明細書および図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書および図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書および図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。

本開示に記載の制御部およびその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された１つないしは複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサを構成する専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の装置およびその手法は、専用ハードウェア論理回路により、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の装置およびその手法は、コンピュータプログラムを実行するプロセッサと１つ以上のハードウェア論理回路との組み合わせにより構成された１つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

１ 位置推定装置、 ５ 車両、 １０ 検知装置、 １１ 車載カメラ、 １２ ＬｉＤＡＲ装置、 １３ ミリ波レーダ、 １５ 車両状態センサ、 １６ 衛星測位装置、 １７ 通信装置、 １８ 外部サーバ、 ５１ 区画線、 ５２ 車道外側線、 ５３ 車線境界線、 ５４ａ 第１車線、 ５４ｂ 第２車線、 ５４ｃ 第３車線、 ５４ｄ 第４車線、 ５６ 導流帯、 ５７ 進入障害物、 ７０ 制御部、 ７１ 検知結果取得部、 ７２ 道路区域設定部、 ７３ 進入可否判断部、 ７４ 取得判断部、 ７５ 地図取得部、 ７６ 地図記憶部、 ７９ 地図上位置推定部

Claims (9)

1. 車両（５）の現在地を検知する検知装置（１０）の検知結果を取得する検知結果取得部（７１）と、
   複数に分割された道路区域に対応して設けられている複数の地図情報について、取得すべき前記地図情報であるか否かを判断する取得判断部（７４）と、
   前記現在地を含む前記道路区域である現在区域の前記地図情報と、走行予定経路を含む前記道路区域である予定区域の前記地図情報と、前記取得判断部が取得すべきと判断した前記地図情報とを取得し、前記取得判断部が取得すべきでないと判断した前記地図情報を取得しない地図取得部（７５）と、
   前記検知結果取得部が取得した前記検知結果と前記地図取得部が取得した前記地図情報とを用いて、地図上での前記現在地を示す地図上位置を推定する地図上位置推定部（７９）とを備え、
   前記取得判断部は、前記現在区域と前記予定区域以外の前記道路区域であって前記地図上位置の推定に利用する可能性のある前記道路区域である予備区域の前記地図情報について、取得すべき前記地図情報であるか否かを判断する位置推定装置。
2. 前記予備区域は、前記現在地から取得距離以内に少なくとも一部が含まれる前記道路区域である請求項１に記載の位置推定装置。
3. 前記予備区域は、前記現在区域の隣に位置する前記道路区域である請求項１に記載の位置推定装置。
4. 前記現在地から前記予備区域に進入可能か否かを判断する進入可否判断部（７３）を備え、
   前記取得判断部は、前記進入可否判断部が進入可能と判断した前記予備区域の前記地図情報を取得すべきと判断し、前記進入可否判断部が進入不可能と判断した前記予備区域の前記地図情報については取得すべきではないと判断する請求項１から請求項３のいずれかに記載の位置推定装置。
5. 前記進入可否判断部は、前記車両が自動運転中である場合には、前記予備区域に進入不可能と判断する請求項４に記載の位置推定装置。
6. 前記進入可否判断部は、前記車両が走行している車線が端の車線でない場合には、前記予備区域に進入不可能と判断する請求項４または請求項５に記載の位置推定装置。
7. 前記進入可否判断部は、前記現在地と前記予備区域との間に進入障害物（５７）が存在する場合には、前記予備区域に進入不可能と判断する請求項４から請求項６のいずれかに記載の位置推定装置。
8. 前記進入可否判断部は、前記現在区域の高度と前記予備区域の高度との高度差が進入不可高度差以上である場合には、前記予備区域に進入不可能と判断する請求項４から請求項７のいずれかに記載の位置推定装置。
9. 前記進入可否判断部は、前記車両が前記現在区域と前記予備区域との間に位置している導流帯（５６）を走行している場合に、前記予備区域に進入可能と判断する請求項４から請求項８のいずれかに記載の位置推定装置。

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