JP6859927B2 - 自車位置推定装置 - Google Patents

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２０１５−１９４３９７号公報が知られている。この公報には、地図情報と車両周囲の撮像画像とから現時刻における車両の予測位置を検出する車両位置検出装置であって、地図情報に含まれる複数の地図線分（車線の区画線等）の位置情報と、車両のカメラにより撮像された車両周囲の撮像画像から検出して鳥瞰変換等を行なった複数の線分の位置とに基づいて、地図線分と撮像された線分との対応する組を求め、対応する地図線分の位置情報と撮像画像から得られた線分の位置とが一致するように車両の予測位置の更新を行う。

特開２０１５−１９４３９７号公報

ところで、自車位置推定における地図上の位置の基準として用いられる物標としては、区画線等の線分に限られず、路面の横断歩道標示、ポール、ガードレール等の様々な物標が用いられる。このような様々な物標に対して画一的な処理を行うと物標の誤認又は物標の位置の認識精度の低下が生じるおそれがある。この場合には、物標の誤認又は物標の位置の認識精度の低下に起因して自車位置の推定精度が低下するため問題がある。

そこで、本技術分野では、車両の自車位置の推定精度の低下を抑制す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、本発明の一態様は、車両の自車位置として、車両の走行する走行車線の幅方向における車両の地図上の位置である横位置と走行車線の延在方向における車両の地図上の位置である縦位置とを推定する自車位置推定装置であって、横位置を適切に推定するために用いられる横位置推定用の第一物標の地図上の位置情報と、縦位置を適切に推定するために用いられる縦位置推定用の第二物標の地図上の位置情報とを記憶している物標データベースと、車両の車載センサの検出結果に基づいて、車両に対する第一物標の相対位置と車両に対する第二物標の相対位置とを認識する物標認識部と、車両に対する第一物標の相対位置と第一物標の地図上の位置情報とに基づいて、車両の横位置及び車両の向きを推定する横位置推定部と、横位置推定部の推定した車両の横位置及び車両の向きを反映した車両に対する第二物標の相対位置と第二物標の地図上の位置情報とに基づいて、車両の縦位置を推定する縦位置推定部と、を備える。

本発明の一態様に係る自車位置推定装置によれば、横位置推定用の第一物標と縦位置推定用の第二物標とを区別して、車両の横位置の推定及び縦位置の推定をそれぞれ行うことで、横位置推定に適切ではない物標の認識結果（誤認又は精度の低い位置認識等）が車両の横位置の推定に影響を与えること及び縦位置推定に適切ではない物標の認識結果が車両の縦位置の推定に影響を与えることを抑制することが可能となり、車両の自車位置の推定精度の低下を抑制することができる。しかも、この自車位置推定装置によれば、横位置推定部の推定した車両の横位置及び車両の向きを車両に反映して、反映後の車両に対する第二物標の相対位置と物標データベースの記憶している第二物標の地図上の位置情報とに基づいて車両の縦位置を推定するので、第一物標及び第二物標の区別なく一度に自車位置（横位置及び縦位置）の推定を行う場合と比べて、車両の横位置及び車両の向きのずれの影響により車両の縦位置の推定精度が低下することを抑制することができる。

本発明の一態様に係る自車位置推定装置において、物標データベースにおいて、第一物標には道路直線区間に対応する直線区画線が含まれ、第二物標にはカーブに対応する曲線区画線が含まれ、物標認識部は、車載センサの検出結果に基づいて、車両に対する直線区画線の相対位置と車両に対する曲線区画線の相対位置とを認識し、横位置推定部は、車両に対する直線区画線の相対位置と直線区画線の地図上の位置情報とに基づいて、車両の横位置及び車両の向きを推定し、縦位置推定部は、横位置推定部の推定した車両の横位置及び車両の向きを反映した車両に対する曲線区画線の相対位置と曲線区画線の地図上の位置情報とに基づいて、車両の縦位置を推定してもよい。
この自車位置推定装置によれば、横位置推定に有用な直線区画線を用いて車両の横位置及び車両の向きを推定し、推定した車両の横位置及び車両の向きを反映した車両に対する曲線区画線の相対位置と曲線区画線の地図上の位置情報とに基づいて車両の縦位置を推定するので、直線区画線及び曲線区画線の区別なく一度に自車位置（横位置及び縦位置）の推定を行う場合と比べて、車両の横位置及び車両の向きのずれの影響により車両の縦位置の推定精度が低下することを抑制することができる。

本発明の一態様に係る自車位置推定装置において、物標認識部により走行車線のカーブ左側の曲線区画線の相対位置と走行車線のカーブ右側の曲線区画線の相対位置とが認識された場合に、カーブ幅の拡大率を演算する拡大率演算部を更に備え、縦位置推定部は、カーブ左側の曲線区画線及びカーブ右側の曲線区画線のうち拡大率が拡大率閾値以上の部分の相対位置を曲線区画線の地図上の位置情報と照合しなくてもよい。
この自車位置推定装置では、車両の走行車線のカーブから分岐する分岐路等がある場合に、分岐路に対応する分岐区画線を曲線区画線と誤認する場合があることから、カーブ左側の曲線区画線及びカーブ右側の曲線区画線のうちカーブ幅の拡大率が拡大率閾値以上の部分は曲線区画線の地図上の位置情報と照合させない。従って、この自車位置推定装置では、分岐区画線を曲線区画線と誤認することにより車両の縦位置の推定精度が低下することを抑制することができる。

本発明の一態様に係る自車位置推定装置において、物標データベースにおいて、第二物標には分岐路に対応する分岐区画線が含まれ、縦位置推定部は、横位置推定部の推定した車両の横位置及び車両の向きを反映した車両に対する分岐区画線の相対位置と分岐区画線の地図上の位置情報とに基づいて、車両の縦位置を推定してもよい。
この自車位置推定装置によれば、分岐路に対応する分岐区画線を用いて車両の縦位置を推定することができるので、曲線区画線を適切に認識できない場合であっても、分岐区画線を用いて車両の縦位置の推定が実現できる。

以上説明したように、本発明の一態様に係る自車位置推定装置によれば、車両の自車位置の推定精度が低下することを抑制することができる。

第１の実施形態の自車位置推定装置を示すブロック図である。 （ａ）カーブに進入する車両の横位置の推定前の状況を示す図である。（ｂ）車両の横位置及び車両の向きの推定を説明するための図である。（ｃ）車両の縦位置の推定を説明するための図である。 自車位置推定処理の一例を示すフローチャートである。 第２の実施形態の自車位置推定装置を示すブロック図である。 （ａ）分岐区画線を曲線区画線と誤認する場合を説明するための図である。（ｂ）カーブ幅の拡大率を説明するための図である。（ｃ）分岐区画線を用いた車両の縦位置の推定を説明するための図である。 第２の実施形態の自車位置推定処理の一例を示すフローチャートである。

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の実施形態］
図１は、第１の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１に示す自車位置推定装置１００は、乗用車等の車両の地図上の位置である自車位置の推定を行う装置である。自車位置推定装置１００は、車両の走行する走行車線の幅方向における地図上の位置である車両の横位置と走行車線の延在方向における地図上の位置である車両の縦位置とを車両の自車位置として推定する。

〈第１の実施形態の自車位置推定装置の構成〉
図１に示すように、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]１０を備えている。自車位置推定ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read OnlyMemory]、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ＥＣＵ１０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ＥＣＵ１０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ＥＣＵ１０は、ＧＰＳ受信部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、物標データベース５、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、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、測定した車両の位置情報を自車位置推定ＥＣＵ１０へ送信する。

外部センサ２は、車両に搭載され、車両の周辺の状況を検出する検出機器（車載センサ）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、車両の外部状況を撮像する撮像機器である。カメラは、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、車両の外部状況に関する撮像情報を自車位置推定ＥＣＵ１０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。カメラは、車両の側方を撮像するように設けられていてもよい。

レーダセンサは、電波（例えばミリ波）又は光を利用して車両の周辺の物体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：Light Detection And Ranging］が含まれる。レーダセンサは、電波又は光を車両の周辺に送信し、物体で反射された電波又は光を受信することで物体を検出する。レーダセンサは、検出した物体情報を自車位置推定ＥＣＵ１０へ送信する。レーダセンサには、ミリ波レーダ及びライダーの両方を含む複数のセンサから構成されていてもよい。レーダセンサは、車両の側方の物体を検出するように設けられていてもよい。

内部センサ３は、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、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、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ＥＣＵ１０に送信する。

加速度センサは、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、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、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、車両の加速度情報を自車位置推定ＥＣＵ１０に送信する。ヨーレートセンサは、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、検出した車両のヨーレート情報を自車位置推定ＥＣＵ１０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、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、車両の地図上の位置の測定部として機能する。なお、自車位置推定ＥＣＵ１０は、必ずしも内部センサ３と接続されている必要はない。

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（車線の位置情報）、道路形状の情報（例えばカーブ、道路直線区間の種別、曲率等）、交差点及び分岐点の位置情報等が含まれる。なお、地図データベース４は、車両と通信可能なサーバに形成されていてもよい。

物標データベース５は、物標に関する物標情報を記憶するデータベースである。物標とは、地図上の位置情報が既知であり、自車位置推定の基準として利用される物である。物標には、例えば、車道通行帯境界線、車線境界線、中央線等のうち少なくとも一つを含む区画線が含まれる。

また、物標には、横位置推定用の第一物標と、縦位置推定用の第二物標とが含まれている。横位置推定用の第一物標には、道路直線区間に対応する直線区画線が含まれる。道路直線区間に対応する直線区画線は、曲率が第１のカーブ閾値未満の区画線とすることができる。第１のカーブ閾値は、横位置推定に有用な直線区画線を区別するために予め設定された閾値である。第１のカーブ閾値は、一定値であってもよく、地域等に応じて変更されてもよい。また、直線区画線は、自車位置推定の観点から区別されればよく、地図情報において道路直線区間として記憶された区間の区画線と完全に一致する必要はない。

横位置推定用の第一物標には、道路に沿って延在する構造物が含まれていてもよい。道路に沿って延在する構造物には、壁、フェンス、看板、ガードレール、縁石等のうち少なくとも一つが含まれる。

横位置推定用の第一物標には、道路境界が含まれていてもよい。道路境界とは、幅方向（道路幅方向）において道路と道路以外の領域との境界となる道路端である。道路境界には、一例として、地面の上に設けられたアスファルト製の道路の幅方向におけるアスファルトと地面との境界が含まれる。横位置推定用の第一物標として道路境界を用いた場合には、複車線の道路の走行中において車両の走行する走行車線の判定にも利用可能である。その他、横位置推定用の第一物標には、車両の横位置推定に有用な周知の物標を採用することができる。

縦位置推定用の第二物標には、一例として、カーブに対応する曲線区画線が含まれる。カーブに対応する曲線区画線は、曲率が第２のカーブ閾値以上の区画線とすることができる。第２のカーブ閾値は、区画線の中から縦位置推定に有用な曲線区画線を区別するために予め設定された閾値である。

第２のカーブ閾値は、一定値であってもよく、地域等に応じて変更されてもよい。第２のカーブ閾値は、第１のカーブ閾値と同じ又は第１のカーブ閾値より大きい値の閾値である。すなわち、直線区画線と曲線区画線との間には、横位置推定及び縦位置推定の何れにも用いられない部分が存在してもよい。また、曲線区画線は、自車位置推定の観点から区別されればよく、地図情報においてカーブとして記憶された区間の区画線と完全に一致する必要はない。第二物標には、同じ区画線において、直線区画線から一定距離以内の曲線区画線が含まれていればよい。

縦位置推定用の第二物標には、転回禁止マーク、最高速度マーク、菱形マーク、三角マーク、進行方向マーク、横断歩道標示、一時停止線等の道路標示が含まれていてもよい。第二物標には、ポール、デニレータ、信号機、マンホール、トンネルの出口部及び入口部、ＥＴＣゲート等の構造物のうち少なくとも一つが含まれていてもよい。その他、縦位置推定用の第二物標には、車両の縦位置推定に有用な周知の物標を採用することができる。

第一物標と第二物標とは、互いに重複しない異なる物標を用いることができる。第二物標には、直線区画線を含む区画線が破線として表示されている場合における破線の各線分がそれぞれ含まれていてもよい。この場合、破線の各線分の道路延在方向における端部（前端、後端）の相対位置を車両の縦位置推定に用いることができる。

物標データベース５の物標情報には、物標の地図上の位置情報と、物標の特徴情報が含まれる。物標の地図上の位置情報には、第一物標の地図上の位置情報及び第二物標の地図上の位置情報が含まれる。物標の特徴情報とは、外部センサ２の検出結果から物標を認識（特定）するための情報である。物標の特徴情報には、物標の種類の情報（ポール、区画線等の種類情報）が含まれてもよく、物標の形状の情報が含まれてもよく、物標の大きさの情報が含まれてもよい。物標の特徴情報は、物標データベース５の物標情報とは別に記憶されていてもよい。

物標データベース５は、必ずしも車両に搭載されている必要はなく、車両と通信可能なサーバに形成されていてもよい。また、物標データベース５は、地図データベース４と一体のデータベースとして構成されていてもよい。この場合、物標情報は、地図データベース４の地図情報と統合されていてもよい。

自動運転ＥＣＵ５０は、車両に搭載され、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、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、外部センサ２の検出結果に基づいて、車両の周辺環境（車両の周辺の他車両の位置等）を認識する。自動運転ＥＣＵ５０は、内部センサ３の検出結果に基づいて、車速、ヨーレート等の車両状態を認識する。自動運転ＥＣＵ５０は、自車位置推定装置１００の推定した自車位置、地図データベース４の地図情報、車両の周辺環境、及び車両状態に基づいて、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、車両の乗員により手動で設定されてもよく、周知のナビゲーションシステム又は自動運転ＥＣＵ５０により自動で設定されてもよい。

自動運転ＥＣＵ５０は、走行計画に沿って自動運転を実行する。自動運転ＥＣＵ５０は、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ＥＣＵ１０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ＥＣＵ１０の機能的構成について説明する。自車位置推定ＥＣＵ１０は、測定位置取得部１１、物標認識部１２、横位置推定部１３、及び縦位置推定部１４を有する。

測定位置取得部１１は、ＧＰＳ受信部１の測定した車両の位置情報に基づいて、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、車両の車速の履歴（或いは車輪の回転数の履歴）及び車両のヨーレートの履歴等から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車両の測定位置を取得してもよい。

物標認識部１２は、車両に対する第一物標の相対位置及び車両に対する第二物標の相対位置を認識する。物標認識部１２は、一例として、測定位置取得部１１の測定した車両の測定位置を用いて、物標データベース５の物標情報の中から車両の外部センサ２により検出される第一物標の候補及び第二物標の候補を絞り込み、外部センサ２の検出結果と物標の候補の特徴情報とから車両の周囲に存在する第一物標及び第二物標を認識する。物標認識部１２は、外部センサ２の検出結果に基づいて、認識した第一物標及び第二物標の車両に対する相対位置（車両を基準とした相対的な位置）を認識する。

なお、物標認識部１２は、車両の測定位置を常に用いる必要はなく、既に自車位置推定を行っている場合には過去（例えば一つ前）に推定した自車位置を代わりに用いてもよい。第一物標の相対位置及び第二物標の相対位置は、外部センサ２のカメラの撮像画像から認識されてもよく、レーダセンサの物体情報から認識されてもよく、撮像画像と物体情報の両方から認識されてもよい。第一物標の相対位置及び第二物標の相対位置の認識方法は限定されず、様々な手法を採用することができる。

物標認識部１２は、区画線のうち曲率が第１のカーブ閾値未満の部分を直線区画線（第一物標）として認識し、曲率が第２のカーブ閾値以上の部分を曲線区画線（第二物標）として認識する。区画線の曲率の認識は周知の手法を採用することができる。

横位置推定部１３は、物標認識部１２の認識した車両に対する第一物標の相対位置と、物標データベース５に記憶された第一物標の地図上の位置情報とに基づいて、車両の横位置及び車両の向きを推定する。車両の横位置とは、車両の走行する走行車線における幅方向の車両の地図上の位置である。車両の向きとは、地図上における車両の向き（走行車線に対する車両の向き）である。

横位置推定部１３は、車両に対する第一物標の相対位置を第一物標の地図上の位置情報に対して照合させることで、車両の横位置及び車両の向きを推定する。照合は、例えば最小二乗マッチング法によって行われる。なお、第一物標の照合による車両Ｍの横位置及び車両Ｍの向きの推定方法は限定されず、様々な手法を採用することができる。

ここで、図２（ａ）は、カーブに進入する車両の横位置の推定前の状況を示す図である。図２（ａ）に、横位置の推定前の車両Ｍ、車両の走行車線の外側の区画線Ｌａ、区画線Ｌａのうち道路直線区間に対応する直線区画線Ｌａ１、区画線Ｌａのうちカーブに対応する曲線区画線Ｌａ２、物標認識部１２の認識した車両Ｍに対する直線区画線Ｌａ１の相対位置Ｐ１、物標認識部１２の認識した車両Ｍに対する曲線区画線Ｌａ２の相対位置Ｐ２を示す。

図２（ａ）に示す横位置の推定前の車両Ｍは、測定位置取得部１１によりＧＰＳ受信部１の測定結果から取得された測定位置に対応している。一方で、破線で示す車両Ｍｔは、車両Ｍが正しい地図上の位置（自車位置推定の目標となる位置）にいる場合を示している。すなわち、図２（ａ）において、車両Ｍの測定位置は、正しい地図上の位置から外れている。また、車両Ｍの向きも誤っている。なお、図２（ａ）では、物標認識部１２がレーダセンサにより検出点の列として直線区画線Ｌａ１の相対位置Ｐ１及び曲線区画線Ｌａ２の相対位置Ｐ２を認識した場合を示している。

図２（ｂ）は、車両Ｍの横位置及び車両Ｍの向きの推定を説明するための図である。なお、図２（ｂ）における車両Ｍの横位置及び向きは、既に横位置推定部１３により推定された車両の横位置及び車両の向きが反映されている。

図２（ｂ）に示すように、横位置推定部１３は、物標認識部１２の認識した直線区画線Ｌａ１の相対位置Ｐ１と物標データベース５に記憶された直線区画線Ｌａ１の地図上の位置情報とを照合することで、車両Ｍの横位置及び車両Ｍの向きを推定する。

縦位置推定部１４は、横位置推定部１３の推定した車両Ｍの横位置及び車両Ｍの向きを反映した車両Ｍに対する第二物標の相対位置と、物標データベース５に記憶された第二物標の地図上の位置情報とに基づいて、車両の縦位置を推定する。

ここで、「横位置推定部１３の推定した車両Ｍの横位置及び車両Ｍの向きを反映した車両Ｍに対する第二物標の相対位置」とは、横位置推定部１３の推定結果に応じて基準となる車両Ｍの地図上の横位置及び向きを補正することにより、第二物標の地図上の位置情報との関係が補正された第二物標の相対位置を意味している。すなわち、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、車両Ｍに対する曲線区画線Ｌａ２の相対位置Ｐ２は、横位置推定部１３の推定結果に応じて地図上における車両Ｍの横位置及び車両Ｍの向きが補正されることにより曲線区画線Ｌａ２の地図上の位置情報との関係が補正される。

縦位置推定部１４は、横位置推定部１３の推定した車両Ｍの横位置及び車両Ｍの向きを反映した車両Ｍに対する第二物標の相対位置（補正された第二物標の相対位置）と第二物標の地図上の位置情報とを照合させることで、車両の縦位置を推定する。照合は、例えば最小二乗マッチング法によって行われる。なお、補正された第二物標の相対位置を用いていれば車両Ｍの縦位置推定の方法は限定されず、様々な手法を採用することができる。

図２（ｃ）は、車両の縦位置の推定を説明するための図である。図２（ｃ）に示すように、縦位置推定部１４は、図２（ｂ）で横位置推定部１３の推定結果が反映された車両Ｍに対する曲線区画線Ｌａ２の相対位置Ｐ２と物標データベース５に記憶された曲線区画線Ｌａ２の地図上の位置情報とを照合することで、車両Ｍの横位置及び車両Ｍの向きのずれの影響を抑えつつ車両Ｍの縦位置を推定する。

〈第１の実施形態の自車位置推定処理〉
次に、第１の実施形態の自車位置推定装置１００による自車位置推定処理について図３を参照して説明する。図３は、自車位置推定処理の一例を示すフローチャートである。図３に示すフローチャートの処理は、例えば、車両Ｍの走行中に実行される。なお、測定位置取得部１１における車両Ｍの測定位置の取得は随時行われているものとする。

図３に示すように、自車位置推定装置１００の自車位置推定ＥＣＵ１０は、Ｓ１０として、物標認識部１２により第一物標の相対位置及び第二物標の相対位置を認識する。物標認識部１２は、外部センサ２の検出結果と測定位置取得部１１の測定した車両Ｍの測定位置（又は一つ前に推定した自車位置）と物標データベース５の物標情報とに基づいて、車両Ｍの周囲の第一物標の相対位置及び第二物標の相対位置を認識する。

Ｓ１２において、自車位置推定ＥＣＵ１０は、横位置推定部１３により車両Ｍの横位置及び車両Ｍの向きを推定する。横位置推定部１３は、物標認識部１２の認識した車両Ｍに対する第一物標の相対位置と物標データベース５に記憶された第一物標の地図上の位置情報とに基づいて、車両Ｍの横位置及び車両Ｍの向きを推定する。

Ｓ１４において、自車位置推定ＥＣＵ１０は、縦位置推定部１４により車両Ｍの縦位置を推定する。縦位置推定部１４は、横位置推定部１３の推定した車両Ｍの横位置及び車両Ｍの向きを反映した車両Ｍに対する第二物標の相対位置と物標データベース５に記憶された第二物標の地図上の位置情報とを照合させることで、車両の縦位置を推定する。その後、自車位置推定ＥＣＵ１０は、今回の処理を終了する。自車位置推定ＥＣＵ１０は、一定時間の経過後に再びＳ１０から処理を繰り返す。

なお、Ｓ１０における第一物標の相対位置の認識と第二物標の相対位置の認識とは、必ずしも同時に行われる必要はない。自車位置推定ＥＣＵ１０は、物標認識部１２により第二物標の相対位置が認識された場合において、第二物標と同じタイミングで第一物標の相対位置を認識できなかったとき、一つ前の処理で認識した第一物標の相対位置を用いてＳ１２を行ってもよい。或いは、自車位置推定ＥＣＵ１０は、物標認識部１２により第一物標の相対位置の認識と第二物標の相対位置の認識とが同じタイミングで行われた場合にのみ、Ｓ１２の処理を行う態様であってもよい。

〈第１の実施形態の自車位置推定装置の作用効果〉
以上説明した第１の実施形態の自車位置推定装置１００によれば、横位置推定用の第一物標と縦位置推定用の第二物標とを区別して、車両Ｍの横位置の推定及び縦位置の推定をそれぞれ行うことで、横位置推定に適切ではない物標の認識結果（誤認又は精度の低い位置認識等）が車両の横位置の推定に影響を与えることを避けること及び縦位置推定に適切ではない物標の認識結果が車両の縦位置の推定に影響を与えることを抑制することが可能となり、車両Ｍの縦位置の推定精度の低下を抑制することができる。

しかも、自車位置推定装置１００によれば、横位置推定に有用な直線区画線等の第一物標を用いて車両Ｍの横位置及び車両Ｍの向きを推定し、推定した車両Ｍの横位置及び車両Ｍの向きを反映した車両Ｍに対する第二物標（曲線区画線等）の相対位置と物標データベースの記憶している第二物標の地図上の位置情報とに基づいて車両Ｍの縦位置を推定するので、第一物標及び第二物標の区別なく一度に自車位置（横位置及び縦位置）の推定を行う場合と比べて、車両Ｍの横位置及び車両Ｍの向きのずれの影響により車両Ｍの縦位置の推定精度が低下することを抑制することができる。

［第２の実施形態］
続いて、第２の実施形態の自車位置推定装置について説明する。図４は、第２の実施形態の自車位置推定装置を示すブロック図である。なお、第１の実施形態の構成要素と同等の構成要素は同じ符号を付し、重複する説明を省略する。

図４に示す自車位置推定装置２００は、分岐路に対応する分岐区画線を曲線区画線と誤認して縦位置推定を行うことを抑制する点が第１実施形態と比べて異なっている。誤認対象となる分岐区画線には、分岐路が閉鎖されたが、消し忘れにより路面に残っている区画線（消し忘れ区画線）も含まれる。

ここで、図５（ａ）は、分岐区画線を曲線区画線と誤認する場合を説明するための図である。図５（ａ）は車両Ｍのカーブ進入時の状況を示している。図５（ａ）に、車両Ｍの走行車線Ｒｍ、走行車線Ｒｍの左側の区画線Ｌａ、走行車線Ｒｍの右側の区画線Ｌｂ、走行車線Ｒｍから分岐する分岐路Ｒｐ、分岐路Ｒｐの左側の分岐区画線Ｌｐａ、分岐路Ｒｐの右側の分岐区画線Ｌｐｂ、物標認識部１２が曲線区画線Ｌａ２と誤認している分岐区画線Ｌｐａの相対位置Ｐｚを示す。走行車線Ｒｍの左側の区画線Ｌａは直線区画線Ｌａ１と曲線区画線Ｌａ２とを含み、走行車線Ｒｍの右側の区画線Ｌｂは直線区画線Ｌｂ１と曲線区画線Ｌｂ２とを含んでいる。

図５（ａ）において、曲線区画線Ｌａ２のうち分岐路Ｒｐの入口に対応する部分（細線で示す部分）は、車両通過によって区画線が薄くなっている。この場合、物標認識部１２は、曲線区画線Ｌａ２を認識できず、分岐区画線Ｌｐａの相対位置Ｐｚを誤って曲線区画線Ｌａ２の相対位置と誤認するおそれがある。その結果、図５（ａ）に示すように、車両Ｍに対する分岐区画線Ｌｐａの相対位置Ｐｚを曲線区画線Ｌａ２の地図上の位置情報と誤って照合することで車両Ｍの縦位置の推定精度が低下する場合がある。自車位置推定装置２００では、カーブ幅の拡大率に着目することで、分岐区画線Ｌｐａを曲線区画線Ｌａ２と誤認することによる車両Ｍの縦位置の推定精度の低下を抑制する。

カーブ幅の拡大率とは、一例として、車両Ｍの走行車線のカーブ手前の道路直線区間の幅に対するカーブ左側の曲線区画線及びカーブ右側の曲線区画線の間隔の拡大の割合である。道路直線区間の幅は、地図情報から取得されてもよく、外部センサ２の検出結果から求められてもよい。

なお、カーブ幅の拡大率は、カーブ手前の道路直線区間の幅に代えて、外部センサ２の検出結果から求められたカーブ左側の曲線区画線及びカーブ右側の曲線区画線の間隔のうち最もカーブ入口側の間隔を基準として求められてもよい。

〈第２の実施形態の自車位置推定装置の構成〉
図４に示すように、自車位置推定装置２００の自車位置推定ＥＣＵ２０は、拡大率演算部２１を有する点と縦位置推定部２２の機能とが第１の実施形態と比べて異なっている。

拡大率演算部２１は、物標認識部１２によって車両Ｍの走行車線のカーブ左側の曲線区画線の相対位置と走行車線のカーブ右側の曲線区画線の相対位置とが認識された場合、カーブ幅の拡大率を演算する。

ここで、図５（ｂ）は、カーブ幅の拡大率を説明するための図である。図５（ｂ）に、カーブ左側の曲線区画線の相対位置とカーブ右側の曲線区画線の相対位置Ｐ４との間隔Ｄ１〜Ｄ３を示す。図５（ｂ）では、分岐区画線Ｌｐａの相対位置Ｐｚをカーブ左側の曲線区画線の相対位置と誤認している。間隔Ｄ１〜Ｄ３は、車両Ｍの進行方向で間隔Ｄ１、間隔Ｄ２、間隔Ｄ３の順に並んでいる。

間隔Ｄ１は、一例として、レーダセンサの複数の検出点として認識された相対位置Ｐｚ及び相対位置Ｐ４のうち、幅方向で最も近接する相対位置Ｐｚ及び相対位置Ｐ４の間隔（直線距離）として求めることができる。間隔Ｄ２、Ｄ３も同様である。なお、間隔の求め方は特に限定されない。

拡大率演算部２１は、カーブ手前の道路直線区間の幅を基準として、間隔Ｄ１、間隔Ｄ２、間隔Ｄ３の拡大率をそれぞれ演算する。カーブ手前の直線区間の幅は、直線区画線Ｌａ１と直線区画線Ｌｂ１との間隔に相当する。図５（ｂ）において、カーブ左側の曲線区画線の相対位置は分岐区画線Ｌｐａの相対位置Ｐｚの誤認であるため、間隔Ｄ１〜Ｄ３は道路直線区間の幅と比べて大きくなっている。

なお、拡大率の演算方法は上述の内容に限定されない。拡大率演算部２１は、カメラの撮像画像からカーブ左側の曲線区画線の相対位置及びカーブ右側の曲線区画線の相対位置が認識された場合（曲線区画線が線分として認識された場合）には、画像上の線分の間隔を求める周知の画像処理により、拡大率を演算してもよい。この場合、拡大率演算部２１は、車両Ｍの進行方向で一定距離ごとにカーブ幅の拡大率を演算してもよい。

縦位置推定部２２は、カーブ左側の曲線区画線及びカーブ右側の曲線区画線のうち拡大率が拡大率閾値以上の部分の相対位置を曲線区画線の地図上の位置情報と照合しない。縦位置推定部２２は、拡大率が拡大率閾値以上の部分の相対位置を何れの曲線区画線の地図上の位置情報とも照合しない。拡大率閾値は、分岐区画線と曲線区画線との誤認の可能性の有無を判定するために予め設定された閾値である。以後、カーブ左側の曲線区画線及びカーブ右側の曲線区画線のうち拡大率が拡大率閾値以上の部分を照合除外部分、カーブ左側の曲線区画線及びカーブ右側の曲線区画線のうち拡大率が拡大率閾値未満の部分を照合対象部分と呼ぶ。

図５（ｂ）において、縦位置推定部２２は、相対位置Ｐｚに対応する間隔Ｄ１〜Ｄ３から演算されたカーブ幅の拡大率は全て拡大率閾値以上であるため、カーブ左側の曲線区画線Ｌａ２の相対位置と誤認している相対位置Ｐｚと曲線区画線Ｌａ２の地図上の位置情報との照合を行わない。また、縦位置推定部２２は、相対位置Ｐｚと対応するカーブ右側の曲線区画線Ｌｂ２の相対位置Ｐ４も曲線区画線Ｌａ２の地図上の位置情報と照合させない。

なお、縦位置推定部２２は、カーブから左側に分岐する分岐路があると認識できた場合、カーブ右側の曲線区画線Ｌｂ２は分岐区画線の誤認ではない可能性が高いことから、カーブ右側の曲線区画線Ｌｂ２の相対位置Ｐ４を曲線区画線Ｌａ２の地図上の位置情報と照合して、車両Ｍの縦位置の推定に用いてもよい。カーブから右側に分岐する分岐路がある場合も同様に応用可能である。縦位置推定部２２は、地図データベース４の地図情報及び測定位置取得部１１の取得した車両Ｍの測定位置（又は一つ前に推定した自車位置）に基づいて分岐路を認識することができる。

縦位置推定部２２は、横位置推定部１３の推定した車両Ｍの横位置及び車両Ｍの向きを反映した車両Ｍに対する照合対象部分の相対位置と物標データベース５に記憶されている曲線区画線の地図上の位置情報とに基づいて、車両Ｍの縦位置の推定を行う。縦位置推定部２２は、カーブ左側の曲線区画線及びカーブ右側の曲線区画線のうち照合対象部分の相対位置をそれぞれの曲線区画線の地図上の位置情報と照合させることで、車両Ｍの縦位置の推定を行う。

なお、自車位置推定装置２００は、分岐路に対応する分岐区画線を縦位置推定に用いてもよい。分岐路とは、道路の本線から分岐する側の道路（車線）である。この場合の分岐区画線は、分岐路を構成する区画線のうち、分岐路の分岐点から一定距離内の区画線とすることができる。分岐区画線は、曲率が第２のカーブ閾値以上である場合には曲線区画線と重複して設定されていてもよい。物標データベース５は、第二物標として分岐区画線の地図上の位置情報を記憶している。

この場合、物標認識部１２は、物標データベース５の物標情報を用いることで、分岐区画線を認識可能となる。物標認識部１２は、車両Ｍに対する分岐区画線の相対位置を認識可能である。縦位置推定部２２は、物標認識部１２により分岐区画線の相対位置が認識された場合、分岐区画線の相対位置と分岐区画線の地図上の位置情報とに基づいて、車両Ｍの縦位置を推定する。

ここで、図５（ｃ）は、分岐区画線を用いた車両の縦位置の推定を説明するための図である。図５（ｃ）において、物標認識部１２は、分岐区画線Ｌｐａの相対位置として相対位置Ｐｚを認識する。縦位置推定部２２は、分岐区画線Ｌｐａの相対位置Ｐｚを分岐区画線Ｌｐａの地図上の位置情報と照合させることで、車両Ｍの縦位置を推定する。

なお、図５（ｃ）において、縦位置推定部２２は、分岐区画線Ｌｐａの他、カーブ左側の曲線区画線Ｌｂ２の相対位置Ｐ４も車両Ｍの縦位置推定に用いている。その他、縦位置推定部２２は、物標認識部１２がカーブ右側の曲線区画線Ｌａ２の相対位置を認識した場合には、更に曲線区画線Ｌａ２の相対位置を車両Ｍの縦位置推定に用いてもよい。

〈第２の実施形態の自車位置推定処理〉
以下、第２の実施形態の自車位置推定装置２００による自車位置推定処理について図６を参照して説明する。図６は、第２の実施形態の自車位置推定処理の一例を示すフローチャートである。ここでは、第２の実施形態の自車位置推定処理の一例として、車両Ｍのカーブ進入時における処理について説明する。

図６に示すように、自車位置推定装置２００の自車位置推定ＥＣＵ２０は、Ｓ２０として、物標認識部１２により直線区画線（第一物標）の相対位置及び曲線区画線（第二物標）の相対位置を認識する。物標認識部１２は、外部センサ２の検出結果と測定位置取得部１１の測定した車両Ｍの測定位置と物標データベース５の物標情報とに基づいて、道路直線区間に対応する直線区画線とカーブに対応する曲線区画線とを認識する。

Ｓ２２において、自車位置推定ＥＣＵ２０は、横位置推定部１３により車両Ｍの横位置及び車両Ｍの向きを推定する。横位置推定部１３は、車両Ｍに対する直線区画線の相対位置と物標データベース５の記憶している直線区画線の地図上の位置情報とに基づいて、車両Ｍの横位置及び車両Ｍの向きを推定する。

Ｓ２４において、自車位置推定ＥＣＵ２０は、拡大率演算部２１により、車両Ｍの走行車線のカーブ左側の曲線区画線の相対位置とカーブ右側の曲線区画線の相対位置とが認識されたか否かを判定する。拡大率演算部２１は、物標認識部１２の認識結果に基づいて上記判定を行う。自車位置推定ＥＣＵ２０は、カーブ左側の曲線区画線の相対位置とカーブ右側の曲線区画線の相対位置と認識されたと判定されなかった場合（Ｓ２４：ＮＯ）、Ｓ２６に移行する。自車位置推定ＥＣＵ２０は、カーブ左側の曲線区画線の相対位置とカーブ右側の曲線区画線の相対位置と認識されたと判定された場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、Ｓ２８に移行する。

Ｓ２６において、自車位置推定ＥＣＵ２０は、縦位置推定部２２により車両の縦位置を推定する。縦位置推定部２２は、横位置推定部１３の推定した車両Ｍの横位置及び車両Ｍの向きを反映した車両Ｍに対する照合対象部分の相対位置と曲線区画線の地図上の位置情報とに基づいて、車両Ｍの縦位置の推定を行う。その後、自車位置推定ＥＣＵ２０は、今回の処理を終了する。自車位置推定ＥＣＵ２０は、一定時間の経過後に再びＳ２０から処理を繰り返す。

Ｓ２８において、自車位置推定ＥＣＵ２０は、拡大率演算部２１によりカーブ幅の拡大率を演算する。拡大率演算部２１は、一例として、車両Ｍの走行車線Ｒｍのうちカーブ手前の道路直線区間の幅を基準としてカーブ幅の拡大率を演算する。

Ｓ３０において、自車位置推定ＥＣＵ２０は、縦位置推定部２２により車両の縦位置を推定する。ここで、縦位置推定部２２は、カーブ右側の曲線区画線のうち拡大率が拡大率閾値以上の照合除外部分の相対位置をカーブ右側の曲線区画線の地図上の位置情報と照合しない。

縦位置推定部２２は、横位置推定部１３の推定した車両Ｍの横位置及び車両Ｍの向きを反映した車両Ｍに対する照合対象部分（拡大率が拡大率閾値未満の部分）の相対位置と曲線区画線の地図上の位置情報とに基づいて、車両Ｍの縦位置の推定を行う。その後、自車位置推定ＥＣＵ２０は、今回の処理を終了する。自車位置推定ＥＣＵ２０は、一定時間の経過後に再びＳ２０から処理を繰り返す。

〈第２の実施形態の自車位置推定装置の作用効果〉
以上説明した第２の実施形態の自車位置推定装置２００によれば、車両の走行車線のカーブから分岐する分岐路等がある場合に、分岐路に対応する分岐区画線を曲線区画線と誤認する場合があることから、カーブ左側の曲線区画線及びカーブ右側の曲線区画線のうちカーブ幅の拡大率が拡大率閾値以上の部分は曲線区画線の地図上の位置情報と照合させない。従って、自車位置推定装置２００では、分岐区画線を曲線区画線と誤認することにより車両の縦位置の推定精度が低下することを抑制することができる。

また、自車位置推定装置２００では、物標データベース５において第二物標に分岐区画線を含めた場合には、分岐区画線を用いて車両Ｍの縦位置を推定することが可能になる。これにより、自車位置推定装置２００によれば、曲線区画線を適切に認識できない場合であっても、分岐区画線を用いて車両Ｍの縦位置の推定が実現できる。

以上、本発明の好適な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、自車位置推定装置１００、２００は、自動運転システムの一部を構成していてもよい。この場合、自動運転ＥＣＵ５０において、自車位置推定ＥＣＵ１０、２０の機能が実行されてもよい。

また、自車位置推定装置１００、２００の推定した自車位置（横位置及び縦位置）は、自動運転に用いる場合に限られない。自車位置は、運転支援制御又は運転者の経路案内等に用いられてもよい。自車位置推定ＥＣＵ１０、２０は、自動運転ＥＣＵ５０に接続されずに、周知の運転支援制御を実行する運転支援ＥＣＵに接続されていてもよく、周知のナビゲーションシステムに接続されていてもよい。

図２（ａ）〜図２（ｃ）では、車両Ｍのカーブ進入時について説明したが、車両Ｍのカーブ退出時（車両Ｍがカーブを退出して道路直線区間を走行しているとき）にも適用可能である。この場合、自車位置推定装置１００は、車両Ｍの側方の直線区画線を用いて車両Ｍの横位置及び車両Ｍの向きを推定した上で、車両Ｍの後方の曲線区画線を用いて車両Ｍの縦位置を推定することができる。

なお、第１の実施形態において第一物標に必ずしも直線区画線が含まれる必要はなく、第二物標に曲線区画線が含まれる必要はない。

第１の実施形態の自車位置推定装置１００においても第二物標に分岐区画線を含めてもよい。縦位置推定部１４は、分岐区画線の相対位置と分岐区画線の地図上の位置情報とに基づいて、車両の縦位置を推定することができる。

第１の実施形態において、横位置推定部１３は、車両Ｍの走行車線Ｒｍ以外の車線（例えば走行車線Ｒｍの隣接車線）の直線区画線を用いて車両Ｍの横位置及び車両Ｍの向きを推定してもよい。同様に、縦位置推定部１４は、車両Ｍの走行車線Ｒｍ以外の車線の曲線区画線を用いて車両Ｍの縦位置を推定してもよい。

第２の実施形態において、縦位置推定部２２は、カーブから左側に分岐する分岐路があると認識できた場合であって、物標データベース５に第二物標として分岐区画線が記憶されているとき、カーブ左側の曲線区画線のうち拡大率が拡大率閾値以上の照合除外部分の相対位置を分岐区画線の地図上の位置情報と照合させて、車両の縦位置推定に用いてもよい。同様に、縦位置推定部２２は、カーブから右側に分岐する分岐路があると認識できた場合であって、物標データベース５に第二物標として分岐区画線が記憶されているとき、カーブ右側の曲線区画線のうち拡大率が拡大率閾値以上の照合除外部分の相対位置を分岐区画線の地図上の位置情報と照合させて、車両の縦位置推定に用いてもよい。

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、５…物標データベース、１０，２０…自車位置推定ＥＣＵ、１１…測定位置取得部、１２…物標認識部、１３…横位置推定部、１４，２２…縦位置推定部、２１…拡大率演算部、５０…自動運転ＥＣＵ、１００，２００…自車位置推定装置。

Claims (4)

1. 車両の自車位置として、前記車両の走行する走行車線の幅方向における前記車両の地図上の位置である横位置と前記走行車線の延在方向における前記車両の地図上の位置である縦位置とを推定する自車位置推定装置であって、
   前記横位置を適切に推定するために用いられる横位置推定用の第一物標の地図上の位置情報と、前記縦位置を適切に推定するために用いられる縦位置推定用の第二物標の地図上の位置情報とを記憶している物標データベースと、
   前記車両の車載センサの検出結果に基づいて、前記車両に対する前記第一物標の相対位置と前記車両に対する前記第二物標の相対位置とを認識する物標認識部と、
   前記車両に対する前記第一物標の相対位置と前記第一物標の地図上の位置情報とに基づいて、前記車両の横位置及び前記車両の向きを推定する横位置推定部と、
   前記横位置推定部の推定した前記車両の横位置及び前記車両の向きを反映した前記車両に対する前記第二物標の相対位置と前記第二物標の地図上の位置情報とに基づいて、前記車両の縦位置を推定する縦位置推定部と、
   を備える、自車位置推定装置。
2. 前記物標データベースにおいて、前記第一物標には道路直線区間に対応する直線区画線が含まれ、前記第二物標にはカーブに対応する曲線区画線が含まれ、
   前記物標認識部は、前記車載センサの検出結果に基づいて、前記車両に対する前記直線区画線の相対位置と前記車両に対する前記曲線区画線の相対位置とを認識し、
   前記横位置推定部は、前記車両に対する前記直線区画線の相対位置と前記直線区画線の地図上の位置情報とに基づいて、前記車両の横位置及び前記車両の向きを推定し、
   前記縦位置推定部は、前記横位置推定部の推定した前記車両の横位置及び前記車両の向きを反映した前記車両に対する前記曲線区画線の相対位置と前記曲線区画線の地図上の位置情報とに基づいて、前記車両の縦位置を推定する、請求項１に記載の自車位置推定装置。
3. 前記物標認識部により前記走行車線のカーブ左側の前記曲線区画線の相対位置と前記走行車線のカーブ右側の前記曲線区画線の相対位置とが認識された場合に、カーブ幅の拡大率を演算する拡大率演算部を更に備え、
   前記縦位置推定部は、前記カーブ左側の前記曲線区画線及び前記カーブ右側の前記曲線区画線のうち前記拡大率が拡大率閾値以上の部分の相対位置を前記曲線区画線の地図上の位置情報と照合しない、請求項２に記載の自車位置推定装置。
4. 前記物標データベースにおいて、前記第二物標には分岐路に対応する分岐区画線が含まれ、
   前記縦位置推定部は、前記横位置推定部の推定した前記車両の横位置及び前記車両の向きを反映した前記車両に対する前記分岐区画線の相対位置と前記分岐区画線の地図上の位置情報とに基づいて、前記車両の縦位置を推定する、請求項１〜３のうち何れか一項に記載の自車位置推定装置。

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