JP6500844B2 - 車両位置姿勢算出装置及び車両位置姿勢算出プログラム - Google Patents

Description

本発明は車両位置姿勢算出装置及び車両位置姿勢算出プログラムに関する。

従来より、車両の位置姿勢を算出する車両位置姿勢算出装置が供されている。この種の車両位置姿勢算出装置は、例えば撮像装置により撮像された車両前方の映像と、車速検出部により検出された車両の移動距離と、慣性センサにより検出された車両の方位変化量とを用い、路面上の区画線（例えば白線等）を認識する。そして、車両位置姿勢算出装置は、区画線の形状を示す区画線形状を算出すると共に、区画線に対する車両横位置を示す対区画線横位置及び車両ヨー角を示す対区画線ヨー角を算出する。

この種の車両位置姿勢算出装置は、区画線を認識中では車両の位置姿勢を算出可能である。しかしながら、路面上の区画線の擦れ、悪天候、夜間、逆光、先行車両による遮蔽、車両ピッチング等により区画線を認識不能となる場合があり、区画線を認識不能中では車両の位置姿勢を算出不能となる。このような事情から、区画線を認識不能となった回数をカウントする不検知カウンタを設け、不検知カウンタの回数に応じて区画線ヨー角の重み付けを変更して平均化し、区画線を認識不能となった期間に対処する構成がある（例えば特許文献１参照）。

特許第５６２５０９４号公報

しかしながら、上記した構成では、区画線を認識不能中である不検知時に誤差が発生し、不検知区間が継続すると誤差が拡大するので、信頼性が求められる運転支援アプリケーションには適用することができないという問題がある。又、予め測量された道路構造データベースを用い、区画線を認識不能中に道路構造データベースを参照し、区画線を認識不能中でも車両の位置姿勢を算出可能とする構成が想定される。しかしながら、上記した構成では、道路整備の時点から例えばペイントの引直し等により区画線の位置や長さが変化している可能性があり、信頼性が確保されておらず、参考程度の活用にとどまり、実用的でないという問題がある。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、例えば区画線等の道路構造を認識不能中でも車両の位置姿勢を適切に算出して出力することができる車両位置姿勢算出装置及び車両位置姿勢算出プログラムを提供することにある。

請求項１に記載した発明によれば、道路構造認識部（２ａ）は、車両前方の道路構造を含む情報を取得して道路構造を認識し、道路構造の形状を示す道路構造形状を算出すると共に、道路構造に対する車両横位置を示す対道路構造横位置及び車両ヨー角を示す対道路構造ヨー角を算出する。記憶部（３）は、道路構造認識部により算出された道路構造形状と対道路構造横位置及び対道路構造ヨー角とを記憶する。自律航法部（２ｂ）は、車両の相対軌跡を算出して出力する。仮想道路構造認識部（２ｃ）は、道路構造認識部が道路構造を認識不能中であるときに、記憶部に記憶されている道路構造形状と対道路構造横位置及び対道路構造ヨー角と、自律航法部により算出された車両の相対軌跡とを用い、仮想的な対道路構造横位置及び対道路構造ヨー角を算出する。出力切換部（２ｄ）は、道路構造認識部が道路構造を認識可能中であるときには、道路構造認識部により算出された対道路構造横位置及び対道路構造ヨー角を装置出力として後段に出力し、道路構造認識部が道路構造を認識不能中であるときには、仮想道路構造認識部により算出された仮想的な対道路構造横位置及び対道路構造ヨー角を装置出力として後段に出力する。

例えば区画線等の道路構造を認識可能中であるときに道路構造形状と対道路構造横位置及び対道路構造ヨー角とを記憶部に記憶させておくようにした。そして、道路構造を認識不能中になると、その記憶部に記憶させておいた道路構造形状と対道路構造横位置及び対道路構造ヨー角と、車両の相対軌跡とを用い、仮想的な対道路構造横位置及び対道路構造ヨー角を算出して装置出力として後段に出力するようにした。これにより、例えば区画線等の道路構造を認識不能中でも車両の位置姿勢を適切に算出して出力することができる。このとき、予め測量された道路構造データベースを用いて道路構造を認識するのではなく、車両前方の道路構造を含む情報を取得して道路構造を認識するので、信頼性を確保することができ、信頼性が求められる運転支援アプリケーションに適切に適用することができる。又、道路構造データベースを用いないので、道路構造データベースに対応する地図を用意する必要がなく、道路構造データベースを取得するためのデータ通信を行う必要もなく、機能安全対応を容易に行うこともできる。

本発明の一実施形態を示す機能ブロック図 区画線形状、対区画線横位置及び対区画線ヨー角を示す図 フローチャート 仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角を算出する態様を示す図

以下、本発明を、道路構造として路面上の区画線を認識して車両の位置姿勢を算出する車両位置姿勢算出装置に適用した一実施形態について図面を参照して説明する。車両位置姿勢算出装置１は、制御部２と、記憶部３とを有する。制御部２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＩ／Ｏ（Input／Output）を有するマイクロコンピュータにより構成されている。制御部２は、非遷移的実体的記録媒体に格納されているコンピュータプログラムを実行することで、コンピュータプログラムに対応する処理を実行し、車両位置姿勢算出装置１の動作全般を制御する。制御部２は、本発明に関連する機能として、区画線認識部２ａ（道路構造認識部に相当する）と、自律航法部２ｂと、仮想区画線認識部２ｃ（仮想道路構造認識部に相当する）と、出力切換部２ｄとを有する。これらの各部２ａ〜２ｄは制御部２が実行する車両位置姿勢算出プログラムにより構成されており、ソフトウェアにより実現されている。

撮像装置４は、例えば車室内のバックミラーの背面（即ち車両前後方向の前方側の面）に設置されており、車両前方の路面を含む範囲を撮像するように画角が調整されている。撮像装置４は、車両前方を撮像すると、その撮像した車両前方の映像を示す映像信号を車両位置姿勢算出装置１に出力する。撮像装置４は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等であり、単数であっても良いし複数であっても良い。

車速検出部５は、車速を検出し、その検出した車速を用いて車両の移動距離を検出すると、その検出した車両の移動距離を示す検出信号を車両位置姿勢算出装置１に出力する。慣性センサ６は、車両の方位変化量を検出すると、その検出した車両の方位変化量を示す検出信号を車両位置姿勢算出装置１に出力する。慣性センサ６は、ジャイロ（ヨーレート）、ジャイロ（ピッチ）、ジャイロ（ロール）、加速度センサ、気圧センサ、地磁気センサ等の任意の組合せであっても良い。ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）部７（位置検出部に相当する）は、複数の航法衛星の軌道の情報を受信してパラメータを演算し、車両の絶対位置及び絶対速度ベクトルを検出すると、その検出した車両の絶対位置及び絶対速度ベクトルを示す検出信号を車両位置姿勢算出装置１に出力する。

区画線認識部２ａは、撮像装置４から映像信号を入力し、車速検出部５から検出信号を入力し、慣性センサ６から検出信号を入力すると、撮像装置４により撮像された車両前方の映像と、車速検出部５により検出された車両の移動距離と、慣性センサ６により検出された車両の方位変化量とを用い、エッジ検出やノイズ除去等の画像処理、範囲限定、鳥瞰変換、複数フレーム画像の連結等の所定の手順を行い、路面上の区画線（例えば白線等）を認識する。

区画線認識部２ａは、路面上の区画線を認識すると、その認識した区画線の形状を示す区画線形状（例えば曲率等、道路構造形状に相当する）を算出すると共に、区画線に対する車両横位置を示す対区画線横位置（対道路構造横位置に相当する）及び車両ヨー角を示す対区画線ヨー角（対道路構造ヨー角に相当する）を算出する。図２に示すように、対区画線横位置は、路面に対する車両の相対的な位置を示し、撮像装置４の設置位置から車両前方を基準として車両右側の区画線までの距離（ＲＰ）と、撮像装置４の設置位置から車両前方を基準として車両左側の区画線までの距離（ＬＰ）とである。対区画線ヨー角は、路面に対する車両の相対的な方向を示し、車両の前後方向の軸（Ａ１）と路面上の基準軸（Ａ２）とのなす角度（θ）である。そして、区画線認識部２ａは、その算出した区画線形状を記憶部３と車両制御ＥＣＵ８とに出力し、その算出した区画線横位置及び対区画線ヨー角を記憶部３と出力切換部２ｄとに出力する。

又、区画線認識部２ａは、撮像装置４からの映像信号の途絶や劣化等に起因して不検知の発生を特定中であるか否かを示す不検知判断信号を仮想区画線認識部２ｃと出力切換部２ｄとに出力する。区画線認識部２ａは、例えば不検知判断信号をレベルの切換により出力し、不検知の発生を特定中でないときには不検知判断信号をロウレベルで出力し、不検知の発生を特定中であるときには不検知判断信号をハイレベルで出力する。即ち、区画線認識部２ａは、不検知の発生を特定すると、不検知判断信号の出力をロウレベルからハイレベルに切換え、不検知の解消を特定すると、不検知判断信号の出力をハイレベルからロウレベルに切換える。

記憶部３は、所定容量の記憶領域を有し、区画線認識部２ａから区画線形状と区画線横位置及び対区画線ヨー角とを入力すると、その入力した区画線形状と区画線横位置及び対区画線ヨー角とを所定の記憶領域に記憶する。

自律航法部２ｂは、車速検出部５から検出信号を入力し、慣性センサ６から検出信号を入力し、ＧＮＳＳ部７から検出信号を入力すると、車速検出部５により検出された車両の移動距離と、慣性センサ６により検出された車両の方位変化量と、ＧＮＳＳ部７により検出された車両の絶対位置及び絶対速度ベクトルとを用い、自律航法演算を行い、車両の相対軌跡を算出する。そして、自律航法部２ｂは、その算出した車両の相対軌跡を仮想区画線認識部２ｃに出力する。尚、車速検出部５として高分解能な車輪速パルス信号を用いる構成を採用したり、慣性センサ６として温度ドリフトが小さく時間安定度の高いものを複数用いる構成を採用したりすることで、自律航法部２ｂが算出する車両の相対軌跡の精度が高まる。又、本実施形態では、ＧＮＳＳ部７により検出された車両の絶対位置及び絶対速度ベクトルを用い、慣性センサ６により検出された車両の方位変化量を補正することで、自律航法部２ｂが算出する車両の相対軌跡の精度がより高まる。

仮想区画線認識部２ｃは、区画線認識部２ａから入力する不検知判断信号がロウレベルからハイレベルに切換わると、仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角の算出を開始する。即ち、仮想区画線認識部２ｃは、区画線認識部２ａから入力する不検知判断信号がロウレベルからハイレベルに切換わると、記憶部３に記憶されている区画線形状と対区画線横位置及び対区画線ヨー角と、自律航法部２ｂから入力する車両の相対軌跡とを用い、仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角を算出する。具体的には、仮想区画線認識部２ｃは、記憶部３に記憶されている区画線形状をベースとし、不検知が発生した直前のタイミングでの対区画線横位置及び対区画線ヨー角をそれぞれ初期位置と初期方位として設定し、それ以降は自律航法部２ｂから入力した相対軌跡を重ね、仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角を逐一算出する。そして、仮想区画線認識部２ｃは、その算出した仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角を出力切換部２ｄに出力する。

仮想区画線認識部２ｃは、区画線認識部２ａから入力する不検知判断信号がハイレベルからロウレベルに切換わると、仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角との算出を停止する。又、仮想区画線認識部２ｃは、記憶部３に区画線形状が存続している期間では仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角との算出を継続するが、区画線認識部２ａから入力する不検知判断信号がハイレベルからロウレベルに切換わる前でも記憶部３に区画線形状が存続しなくなると、仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角との算出を停止する。

又、仮想区画線認識部２ｃは、区画線認識部２ａから不検知判断信号をロウレベルで入力中である場合には、第１の通知信号を車両制御ＥＣＵ８に出力する。即ち、仮想区画線認識部２ｃは、第１の通知信号を車両制御ＥＣＵ８に出力することで、区画線認識部２ａが区画線を認識可能中であることにより仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角を算出中でない旨を車両制御ＥＣＵ８に通知する。

又、仮想区画線認識部２ｃは、区画線認識部２ａから不検知判断信号をハイレベルで入力中であり且つ仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角を算出中である場合には、第２の通知信号を車両制御ＥＣＵ８に出力する。即ち、仮想区画線認識部２ｃは、第２の通知信号を車両制御ＥＣＵ８に出力することで、区画線認識部２ａが区画線を認識不能中であり且つ区画線形状が存続していることにより仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角を算出中である旨を車両制御ＥＣＵ８に通知する。

又、仮想区画線認識部２ｃは、区画線認識部２ａから不検知判断信号をハイレベルで入力中であるが仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角を算出中でない場合には、第３の通知信号を車両制御ＥＣＵ８に出力する。即ち、仮想区画線認識部２ｃは、第３の通知信号を車両制御ＥＣＵ８に出力することで、区画線認識部２ａが区画線を認識不能中であるが区画線形状が存続しなくなったことにより仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角を算出中でない旨を示す車両制御ＥＣＵ８に通知する。

出力切換部２ｄは、区画線認識部２ａから入力する対区画線横位置及び対区画線ヨー角を装置出力とする第１の出力状態と、仮想区画線認識部２ｃから入力する仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角を装置出力とする第２の出力状態とを、区画線認識部２ａから入力する不検知判断信号のレベルに応じて切換える。出力切換部２ｄは、不検知判断信号をロウレベルで入力中である場合には、第１の出力状態を設定し、区画線認識部２ａから入力する対区画線横位置及び対区画線ヨー角を装置出力として車両制御ＥＣＵ８に出力する。又、出力切換部２ｄは、不検知判断信号をハイレベルで入力中である場合には、第２の出力状態を設定し、仮想区画線認識部２ｃから入力する仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角を装置出力として車両制御ＥＣＵ８に出力する。

車両制御ＥＣＵ８は、車両位置姿勢算出装置１から入力する対区画線横位置及び対区画線ヨー角と区画線形状と通知信号とを用い、運転支援アプリケーションに対応する車両制御を行う。車両制御ＥＣＵ８は、ブレーキ制御信号をブレーキＥＣＵ９に出力し、ブレーキの駆動を制御する。車両制御ＥＣＵ８は、アクセル制御信号をアクセルＥＣＵ１０に出力し、アクセルの駆動を制御する。車両制御ＥＣＵ８は、ステアリング制御信号をステアリングＥＣＵ１１に出力し、ステアリングの操舵角度を制御する。車両制御ＥＣＵ８は、ＨＭＩ制御信号をＨＭＩ部１２に出力し、ＨＭＩ部１２による報知動作を制御する。ＨＭＩ部１２は、例えばスピーカーやヘッドアップディスプレイ等であり、車両位置姿勢算出装置１からＨＭＩ制御信号を入力すると、報知情報を音声出力したり表示したりする。

次に、上記した構成の作用について図３及び図４を参照して説明する。
制御部２は本発明に関連して車両位置姿勢算出処理を行う。制御部２は、例えばイグニッションスイッチがオフからオンに切換わる等の車両位置姿勢算出処理の開始条件が成立すると、車両位置姿勢算出処理を開始する。尚、制御部２は、例えば車速が一定速度以上であること、運転者が所定操作を行ったこと等を車両位置姿勢算出処理の開始条件に加えても良い。

制御部２は、車両位置姿勢算出処理を開始すると、撮像装置４から入力する映像信号と、車速検出部５から入力する検出信号と、慣性センサ６から入力する検出信号とを用い、路面上の区画線の認識を開始し、区画線形状の算出を開始し（Ｓ１、第１の算出手順に相当する）、対区画線横位置及び対区画線ヨー角の算出を開始する（Ｓ２、第２の算出手順に相当する）。

制御部２は、撮像装置４からの映像信号の途絶や劣化等に起因する不検知が発生したか否かを判定する（Ｓ３）。制御部２は、不検知が発生していないと判定すると（Ｓ３：ＮＯ）、出力切換部２ｄを第１の出力状態に維持し、その算出した対区画線横位置及び対区画線ヨー角の車両制御ＥＣＵ８への出力を開始する（Ｓ４、第１の出力手順に相当する）。そして、制御部２は、仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角を算出中でない旨を示す第１の通知信号を車両制御ＥＣＵ８に出力する（Ｓ５）。

制御部２は、その算出した区画線形状を記憶部３に記憶し（Ｓ６、第１の記憶手順に相当する）、その算出した対区画線横位置及び対区画線ヨー角を記憶部３に記憶し（Ｓ７、第２の記憶手順に相当する）、車両位置姿勢算出処理の終了条件が成立したか否かを判定する（Ｓ８）。制御部２は、車両位置姿勢算出処理の終了条件が成立していないと判定すると（Ｓ８：ＮＯ）、ステップＳ３に戻り、ステップＳ３以降を繰返して行う。

一方、制御部２は、例えばイグニッションスイッチがオンからオフに切換わる等の車両位置姿勢算出処理の終了条件が成立したと判定すると（Ｓ８：ＹＥＳ）、区画線形状の算出を停止し（Ｓ９）、対区画線横位置及び対区画線ヨー角の算出を停止し（Ｓ１０）、対区画線横位置及び対区画線ヨー角の車両制御ＥＣＵ８への出力を停止し（Ｓ１１）、車両位置姿勢算出処理を終了する。尚、制御部７は、例えば車速が一定速度未満であること、運転者が所定操作を行ったこと等を車両位置姿勢算出処理の終了条件に加えても良い。

制御部２は、不検知が発生したと判定すると（Ｓ３：ＹＥＳ）、出力切換部２ｄを第１の出力状態から第２の出力状態に切換え、仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角の算出を開始し（Ｓ１２、第３の算出手順に相当する）、その算出した仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角の車両制御ＥＣＵ８への出力を開始する（Ｓ１３、第２の出力手順に相当する）。そして、制御部２は、仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角を算出中である旨を示す第２の通知信号を車両制御ＥＣＵ８に出力する（Ｓ１４）。

制御部２は、不検知が解消したか否かを判定すると共に（Ｓ１５）、記憶部３に区画線形状が存続しているか否かを判定する（Ｓ１６）。制御部２は、記憶部３に区画線形状が存続しなくなる前に不検知が解消したと判定すると（Ｓ１５：ＹＥＳ）、出力切換部２ｄを第２の出力状態から第１の出力状態に切換え、仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角の算出を停止し（Ｓ１７）、仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角の車両制御ＥＣＵ８への出力を停止し（Ｓ１８）、車両位置姿勢算出処理の終了条件が成立したか否かを判定する（Ｓ８）。制御部２は、車両位置姿勢算出処理の終了条件が成立していないと判定すると（Ｓ８：ＮＯ）、ステップＳ３に戻り、ステップＳ３以降を繰返して行う。即ち、制御部２は、不検知が発生する前の状態に戻り、その算出した対区画線横位置及び対区画線ヨー角の車両制御ＥＣＵ８への出力を再開し（Ｓ４）、第１の通知信号を車両制御ＥＣＵ８に出力し（Ｓ５）、その算出した区画線形状を記憶部３に記憶し（Ｓ６）、その算出した対区画線横位置及び対区画線ヨー角を記憶部３に記憶する（Ｓ７）。

一方、制御部２は、不検知が解消する前に記憶部３に区画線形状が存続しなくなったと判定すると（Ｓ１６：ＮＯ）、仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角の算出を停止し（Ｓ１９）、仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角の車両制御ＥＣＵ８への出力を停止し（Ｓ２０）、記憶部３に区画線形状が存続しなくなったことにより仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角を算出中でない旨を示す第３の通知信号を車両制御ＥＣＵ８に出力する（Ｓ２１）。

制御部２は、不検知が解消したか否かを判定すると共に（Ｓ２２）、車両位置姿勢算出処理の終了条件が成立したか否かを判定し（Ｓ２３）、車両位置姿勢算出処理の終了条件が成立する前に不検知が解消したと判定すると（Ｓ２２：ＹＥＳ）、出力切換部２ｄを第２の出力状態から第１の出力状態に切換え、ステップＳ３に戻り、ステップＳ３以降を繰返して行う。即ち、制御部２は、この場合も、不検知が発生する前の状態に戻り、その算出した対区画線横位置及び対区画線ヨー角の車両制御ＥＣＵ８への出力を再開し（Ｓ４）、第１の通知信号を車両制御ＥＣＵ８に出力し（Ｓ５）、その算出した区画線形状を記憶部３に記憶し（Ｓ６）、その算出した対区画線横位置及び対区画線ヨー角を記憶部３に記憶する（Ｓ７）。

制御部２は、不検知が解消する前に車両位置姿勢算出処理の終了条件が成立したと判定すると（Ｓ２３：ＹＥＳ）、区画線形状の算出を停止し（Ｓ９）、対区画線横位置及び対区画線ヨー角の算出を停止し（Ｓ１０）、対区画線横位置及び対区画線ヨー角の車両制御ＥＣＵ８への出力を停止し（Ｓ１１）、車両位置姿勢算出処理を終了する。

以上に説明した処理により、制御部２は、図４に示すように、不検知が発生しても、仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角の算出を開始することで、対区画線横位置及び対区画線ヨー角の算出を継続することができる。即ち、制御部２は、対区画線横位置（ＲＰ１、ＬＰ１）を算出すると共に対区画線ヨー角（θ１）を算出した後に不検知が発生しても、仮想的な対区画線横位置（ＲＰ２、ＬＰ２）を算出すると共に対区画線ヨー角（θ２）を算出することができる。その結果、制御部２は、対区画線横位置及び対区画線ヨー角の車両制御ＥＣＵ８への出力を継続し、車両制御ＥＣＵ８による運転支援を継続することができる。即ち、制御部２は、車両制御ＥＣＵ８による運転支援等の車両制御を途切れることなく継続することができる。尚、具体的な数値を例示すると、撮像装置４の性能により車両前方７５ｍ分の区画線形状を記憶可能であり、車両が時速９０ｋｍで走行している場合であれば、不検知が約３秒間継続しても対区画線横位置及び対区画線ヨー角の算出を継続することができる。又、図４では車両が直前道路を走行している場合を例示しているが、車両がカーブ道路を走行している場合も同様である。

又、制御部２は、通知信号を車両制御ＥＣＵ８に出力することで、対区画線横位置及び対区画線ヨー角の車両制御ＥＣＵ８への出力を継続しながら不検知が発生しているか否かを車両制御ＥＣＵ８に通知することができ、対区画線横位置及び対区画線ヨー角が仮想的に算出した値であるか否かの信頼性を車両制御ＥＣＵ８に通知することができる。これにより、車両制御ＥＣＵ８は、車両位置姿勢算出装置１から入力する対区画線横位置及び対区画線ヨー角の信頼性を判定することができ、その判定した信頼性に応じて運転支援の内容を変更したり信頼性を運転者に通知したりすることができる。

以上説明したように本実施形態によれば、次に示す効果を得ることができる。
車両位置姿勢算出装置１において、車両前方の路面上の区画線を認識可能中であるときに区画線形状と対区画線横位置及び対区画線ヨー角とを記憶部３に記憶させておくようにした。そして、区画線を認識不能中になると、その記憶部３に記憶させておいた区画線形状と対区画線横位置及び対区画線ヨー角と、車両の相対軌跡とを用い、仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角を算出して装置出力として車両制御ＥＣＵ８に出力するようにした。これにより、区画線を認識不能中でも車両の位置姿勢を適切に算出して出力することができる。このとき、予め測量された道路構造データベースを用いて区画線を認識するのではなく、撮像装置４により撮像された車両前方の路面の映像を用いて区画線を認識するので、信頼性を確保することができ、信頼性が求められる運転支援アプリケーションに適切に適用することができる。即ち、道路構造データベースを用いる構成では、道路整備の時点から例えばペイントの引直し等により区画線の位置や長さが変化している可能性があり、信頼性が確保されなくなる虞があるが、本実施形態のように車両前方の路面の映像を用いて区画線を認識する構成では、そのような虞がなく、信頼性を確保することができる。又、道路構造データベースを用いないので、道路構造データベースに対応する地図を用意する必要がなく、道路構造データベースを取得するためのデータ通信を行う必要もなく、機能安全対応を容易に行うこともできる。

又、車両位置姿勢算出装置１において、車両の移動距離と、車両の方位変化量と、車両の絶対位置及び絶対速度ベクトルとを用い、車両の相対軌跡を算出するようにした。これにより、車両の方位変化量を車両の絶対位置及び絶対速度ベクトルにより補正することで、車両の相対軌跡を精度良く算出することができ、仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角を精度良く算出することができる。

又、車両位置姿勢算出装置１において、通知信号を車両制御ＥＣＵ８に出力するようにした。これにより、区画線を認識可能中であることにより仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角を算出中でない旨、区画線を認識不能中であり且つ区画線形状が存続していることにより仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角を算出中である旨、区画線を認識不能中であるが区画線形状が存続しなくなったことにより仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角を算出中でない旨を区別して車両制御ＥＣＵ８に通知することができる。

又、車両位置姿勢算出装置１において、撮像装置４により撮像された車両前方の路面の映像を用いて区画線を認識するようにした。これにより、映像解析の手法を用いて区画線を認識することができる。

本発明は、上記した実施形態で例示したものに限定されることなく、その範囲を逸脱しない範囲で任意に変形又は拡張することができる。
車両位置姿勢算出装置１の内部に自律航法部２ｂが設けられる構成を例示したが、車両位置姿勢算出装置１の外部に自律航法部２ｂが設けられる構成でも良い。即ち、車両位置姿勢算出装置１の外部で算出された車両の相対軌跡を用い、仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角を算出しても良い。又、車両位置姿勢算出装置１の内部に区画線認識部２ａが設けられる構成を例示したが、車両位置姿勢算出装置１の外部に区画線認識部２ａが設けられる構成でも良く、例えば撮像装置４の内部に区画線認識部２ａが設けられる構成でも良い。

撮像装置４により撮像された車両前方の路面の映像を用いて区画線を認識する構成を例示したが、撮像装置４に代えてミリ波レーダやＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）を用いて区画線を認識する構成でも良い。

道路構造として区画線を認識する構成を例示したが、土手、壁、縁石、ガードレール等の走行可能な限界や前方障害物等を認識する構成でも良い。
仮想区画線認識部２ｃにおいて、区画線認識部２ａから入力する不検知判断信号がロウレベルからハイレベルに切換わるタイミングで仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角の算出を開始する構成を例示したが、仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角を常時算出し、その算出した仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角を出力切換部２ｄに常時出力する構成でも良い。その場合、周期的な任意のタイミングでの対区画線横位置及び対区画線ヨー角をそれぞれ初期位置と初期方位として設定し、それ以降は自律航法部２ｂから入力した相対軌跡を重ね、仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角を逐一算出すれば良い。

図面中、１は車両位置姿勢算出装置、２は制御部、２ａは区画線認識部（道路構造認識部）、２ｂは自律航法部、２ｃは仮想区画線認識部（仮想道路構造認識部）、２ｄは出力切換部、３は記憶部、４は撮像装置、５は車速検出部、６は慣性センサ、７はＧＮＳＳ部（位置検出部）である。

Claims (7)

1. 車両前方の道路構造を含む情報を取得して道路構造を認識し、道路構造の形状を示す道路構造形状を算出すると共に、道路構造に対する車両横位置を示す対道路構造横位置及び車両ヨー角を示す対道路構造ヨー角を算出する道路構造認識部（２ａ）と、
   前記道路構造認識部により算出された道路構造形状と対道路構造横位置及び対道路構造ヨー角とを記憶する記憶部（３）と、
   車両の相対軌跡を算出する自律航法部（２ｂ）と、
   前記記憶部に記憶されている道路構造形状と対道路構造横位置及び対道路構造ヨー角と、前記自律航法部により算出された車両の相対軌跡とを用い、仮想的な対道路構造横位置及び対道路構造ヨー角を算出する仮想道路構造認識部（２ｃ）と、
   前記道路構造認識部が道路構造を認識可能中であるときには、前記道路構造認識部により算出された対道路構造横位置及び対道路構造ヨー角を装置出力として後段に出力し、前記道路構造認識部が道路構造を認識不能中であるときには、前記仮想道路構造認識部により算出された仮想的な対道路構造横位置及び対道路構造ヨー角を装置出力として後段に出力する出力切換部（２ｄ）と、を備えた車両位置姿勢算出装置（１）。
2. 請求項１に記載した車両位置姿勢算出装置において、
   前記仮想道路構造認識部は、前記道路構造認識部が道路構造を認識可能中から認識不能中に切換わったときに仮想的な対道路構造横位置及び対道路構造ヨー角の算出を開始する車両位置姿勢算出装置。
3. 請求項１又は２に記載した車両位置姿勢算出装置において、
   前記自律航法部は、車速検出部（５）により検出された車両の移動距離と、慣性センサ（６）により検出された車両の方位変化量と、位置検出部（７）により検出された車両の絶対位置及び絶対速度ベクトルとを用い、車両の相対軌跡を算出する車両位置姿勢算出装置。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載した車両位置姿勢算出装置において、
   前記仮想道路構造認識部は、前記道路構造認識部が道路構造を認識可能中であることにより仮想的な対道路構造横位置及び対道路構造ヨー角を算出中でない旨と、前記道路構造認識部が道路構造を認識不能中であり且つ前記記憶部に道路構造形状が存続していることにより仮想的な対道路構造横位置及び対道路構造ヨー角を算出中である旨と、前記道路構造認識部が道路構造を認識不能中であるが前記記憶部に道路構造形状が存続していないことにより仮想的な対道路構造横位置及び対道路構造ヨー角を算出中でない旨とを区別する通知信号を後段に出力する車両位置姿勢算出装置。
5. 請求項１から４の何れか一項に記載した車両位置姿勢算出装置において、
   前記道路構造認識部は、車両前方の路面上の区画線を含む情報を取得して区画線を認識し、区画線の形状を示す区画線形状を算出すると共に、区画線に対する車両横位置を示す対区画線横位置及び車両ヨー角を示す対区画線ヨー角を算出し、
   前記記憶部は、前記道路構造認識部により算出された区画線形状と対区画線横位置及び対区画線ヨー角とを記憶し、
   前記仮想道路構造認識部は、前記記憶部に記憶されている区画線形状と対区画線横位置及び対区画線ヨー角と、前記自律航法部により算出された車両の相対軌跡とを用い、仮想的な対区画線横位置及び対区画線ヨー角を算出する車両位置姿勢算出装置。
6. 請求項５に記載した車両位置姿勢算出装置において、
   前記道路構造認識部は、撮像装置（４）により撮像された車両前方の路面の映像を、車両前方の道路構造を含む情報として取得する車両位置姿勢算出装置。
7. 車両位置姿勢算出装置（１）の制御部（２）に、
   車両前方の道路構造の形状を示す道路構造形状を算出する第１の算出手順と、
   道路構造に対する車両横位置を示す対道路構造横位置及び車両ヨー角を示す対道路構造ヨー角を算出する第２の算出手順と、
   前記第１の算出手順により算出した道路構造形状を記憶する第１の記憶手順と、
   前記第２の算出手順により算出した対道路構造横位置及び対道路構造ヨー角を記憶する第２の記憶手順と、
   前記第１の記憶手順により記憶した道路構造形状と、前記第２の記憶手順により記憶した対道路構造横位置及び対道路構造ヨー角と、車両の相対軌跡とを用い、仮想的な対道路構造横位置及び対道路構造ヨー角を算出する第３の算出手順と、
   道路構造を認識可能中であるときに、前記第２の算出手順により算出した対道路構造横位置及び対道路構造ヨー角を装置出力として後段に出力する第１の出力手順と、
   道路構造を認識不能中であるときに、前記第３の算出手順により算出した仮想的な対道路構造横位置及び対道路構造ヨー角を装置出力として後段に出力する第２の出力手順と、を実行させる車両位置姿勢算出プログラム。

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