JP7136050B2 - Vehicle position estimation device - Google Patents

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Description

本発明は、自動運転制御の実行中に自車両が位置している車線である自車線内における自車両の位置を推定する自車位置推定装置に関する。 The present invention relates to an own vehicle position estimation device that estimates the position of the own vehicle within the own lane, which is the lane in which the own vehicle is located during execution of automatic driving control.

近年、ドライバによる運転を必要とせずに車両を自動的に走行させる自動運転制御の研究、開発が進められている。自動運転制御では、まず、自車線内における車両位置の推定が行われ、その後、推定された車両位置に基づいて、走行経路の演算及び/又は車両の各種制御が実行される。自車線内における車両位置の推定は、車両の絶対位置を推定する絶対位置推定処理の後に行われる。即ち、絶対位置推定処理により推定された絶対位置に基づいて自車線を推定する車線推定処理が行われ、その後、推定された自車線に基づいて車両位置を推定する位置推定処理が行われることにより、自車線内における車両位置が推定される。 BACKGROUND ART In recent years, research and development of automatic driving control for automatically driving a vehicle without the need for driving by a driver have been advanced. In the automatic driving control, first, the vehicle position in the own lane is estimated, and then the travel route is calculated and/or various vehicle controls are executed based on the estimated vehicle position. The estimation of the vehicle position within the own lane is performed after the absolute position estimation process of estimating the absolute position of the vehicle. That is, lane estimation processing is performed to estimate the own lane based on the absolute position estimated by the absolute position estimation processing, and then position estimation processing is performed to estimate the vehicle position based on the estimated own lane. , the vehicle position in the own lane is estimated.

絶対位置推定処理は、例えば、GPSを始めとするGNSS(Global Navigation Satellite SYstem、全地球航法衛星システム)を利用して取得される情報と、車両の運動量を検出可能なセンサ(車輪速センサ及びIMU等)から取得される情報と、を統合するいわゆるデッドレコニングにより行われる(特許文献1参照)。なお、IMUは、Inertial Measurement Unit(慣性計測装置)の略称であり、角速度及び加速度等を3次元で検出するセンサが搭載された装置である。 Absolute position estimation processing is performed using, for example, information acquired using GNSS (Global Navigation Satellite System) including GPS, and sensors capable of detecting the momentum of the vehicle (wheel speed sensor and IMU etc.) is performed by so-called dead reckoning (see Patent Document 1). Note that IMU is an abbreviation for Inertial Measurement Unit, and is a device equipped with a sensor that detects angular velocity, acceleration, and the like in three dimensions.

特開2018-155731号公報JP 2018-155731 A

上述した順序で処理が行われることにより、演算負荷が増大する可能性を低減しながら自車線内における車両位置を推定することが可能となる。しかしながら、車両の走行環境によっては絶対位置推定処理による推定誤差が増大してしまう場合があり、この場合、続いて実行されるはずの車線推定処理が適切に行われない可能性がある。例えば、上述したデッドレコニングにより絶対位置推定処理が行われる場合、車両の運動量の検出誤差が積算されることにより推定誤差が増大し、その結果、車線推定処理の実行が不可能となる可能性がある。 By performing the processes in the order described above, it is possible to estimate the vehicle position in the own lane while reducing the possibility of an increase in the computational load. However, depending on the driving environment of the vehicle, the estimation error due to the absolute position estimation process may increase, and in this case, the lane estimation process that should be executed subsequently may not be performed appropriately. For example, when the absolute position estimation process is performed by the dead reckoning described above, the estimation error increases due to the accumulation of the detection error of the momentum of the vehicle, and as a result, there is a possibility that the lane estimation process cannot be executed. be.

このように車線推定処理が適切に行われない場合、その後に実行されるはずの位置推定処理が適切に行われなくなるため(即ち、処理が途中で停滞してしまうため)、自車線内における車両位置を適切に推定することができなくなり、自動運転制御の実行が困難になる可能性がある。 If the lane estimation process is not performed properly in this way, the position estimation process that should be executed later will not be performed properly (that is, the process will be stagnant on the way), so the vehicle in the own lane It becomes impossible to estimate the position appropriately, and there is a possibility that execution of automatic driving control becomes difficult.

本発明は、上述した問題に対処するためになされた。即ち、本発明の目的の一つは、絶対位置推定処理における絶対位置の推定誤差が比較的に大きい場合であっても、自車線内における車両位置を適切に推定することが可能な自車位置推定装置を提供することにある。 The present invention has been made to address the problems discussed above. That is, one of the objects of the present invention is to provide a vehicle position estimation method that can appropriately estimate the vehicle position in the own lane even when the absolute position estimation error in the absolute position estimation process is relatively large. An object of the present invention is to provide an estimation device.

本発明の自車位置推定装置(以下、「本発明装置」とも称する。)は、自車両が位置している車線である自車線内における前記自車両の位置を推定する。
本発明装置は、
前記自車両の絶対位置を推定する絶対位置推定手段(S205)と、
前記自車線の路面を少なくとも含む前記自車両の前方の領域を撮像する撮像手段(14)と、
前記自車両が走行可能な車線に関する情報である車線情報を少なくとも含む地図情報(15a、15b)を取得する地図情報取得手段と、
前記推定された絶対位置と、前記撮像手段(14)によって撮像された撮像画像と、前記取得された地図情報(15a、15b)と、に基づいて前記自車線内における前記自車両の位置を推定する車線内位置推定手段と、
を備える。
前記車線内位置推定手段は、
前記絶対位置推定手段による前記絶対位置の推定誤差が所定の誤差閾値以下の場合(S210:Yes)、
前記自車線を推定し(S215)、その後、前記推定された自車線を含む所定の第1範囲内において前記自車両の位置を推定する(S220)ことにより前記自車線内における前記自車両の位置を推定し、
前記推定誤差が前記誤差閾値を超える場合(S210:No)、
前記第1範囲よりも大きい所定の第2範囲内において前記自車両の位置を推定し(S230)、その後、前記推定された自車両の位置に基づいて前記自車線を推定する(S235)ことにより前記自車線内における前記自車両の位置を推定する、
ように構成されている。
A self-vehicle position estimating device of the present invention (hereinafter also referred to as "present invention device") estimates the position of the self-vehicle in the self-lane, which is the lane in which the self-vehicle is located.
The device of the present invention is
absolute position estimating means (S205) for estimating the absolute position of the own vehicle;
imaging means (14) for imaging an area in front of the own vehicle including at least the road surface of the own lane;
map information acquisition means for acquiring map information (15a, 15b) including at least lane information that is information about lanes in which the vehicle can travel;
estimating the position of the own vehicle in the own lane based on the estimated absolute position, the captured image captured by the imaging means (14), and the acquired map information (15a, 15b); In-lane position estimation means for
Prepare.
The in-lane position estimation means includes:
If the estimated error of the absolute position by the absolute position estimating means is equal to or less than a predetermined error threshold (S210: Yes),
By estimating the own lane (S215) and then estimating the position of the own vehicle within a predetermined first range including the estimated own lane (S220), the position of the own vehicle within the own lane , and
If the estimated error exceeds the error threshold (S210: No),
By estimating the position of the own vehicle within a predetermined second range larger than the first range (S230), and then estimating the own lane based on the estimated position of the own vehicle (S235). estimating the position of the own vehicle in the own lane;
is configured as

一般に、自車線を推定する処理(車線推定処理)は、自車両の位置を推定する処理(位置推定処理)よりも演算負荷が小さい。このため、従来の自車位置推定装置では、絶対位置の推定後、先に車線推定処理を行って自車両が位置する範囲を絞り込んでから、当該絞り込まれた範囲内で位置推定処理を行うことにより、演算負荷が増大する可能性を低減しながら自車線内における自車両の位置を推定していた。しかしながら、絶対位置の推定誤差が増大すると、車線推定処理が適切に行われない場合があり、この場合、その後に実行されるはずの位置推定処理が適切に行われなくなるため(即ち、処理が途中で停滞してしまうため)、自車線内における自車両の位置を適切に推定できない可能性があった。 In general, the process of estimating the own lane (lane estimation process) has a smaller computational load than the process of estimating the position of the own vehicle (position estimation process). Therefore, in the conventional vehicle position estimation device, after estimating the absolute position, the lane estimation process is first performed to narrow down the range in which the vehicle is located, and then the position estimation process is performed within the narrowed range. Therefore, the position of the own vehicle in the own lane is estimated while reducing the possibility of increasing the computational load. However, when the absolute position estimation error increases, the lane estimation processing may not be performed properly. (because the vehicle stops at a certain point), there is a possibility that the position of the own vehicle in the own lane cannot be estimated appropriately.

そこで、本発明装置では、絶対位置の推定誤差に応じてその後の処理の順序を可変とする構成を採用している。即ち、絶対位置の推定誤差が誤差閾値以下の場合(典型的には、推定誤差が車線推定処理を適切に行える程度に小さい場合)は、従来と同様に先に車線推定処理を行い、その後、当該処理により絞り込まれた範囲(第1範囲)内で位置推定処理を行う。一方、絶対位置の推定誤差が誤差閾値を超える場合(典型的には、推定誤差が車線推定処理を適切に行えない程度に大きい場合)は、先に位置推定処理を行い、その後、車線推定処理を行う。このとき、位置推定処理は、第1範囲よりも大きい第2範囲内で行われる。この構成によれば、絶対位置の推定誤差が比較的に大きい場合であっても、処理が途中で停滞することなく自車線内における自車両の位置を適切に推定することが可能となる。なお、位置推定処理が第2範囲内で行われることにより演算負荷は増大するものの、当該範囲で位置推定処理が行われるのは絶対位置の推定誤差が誤差閾値を超える場合に限られるため、演算負荷の増大は最低限に抑えられる。 Therefore, the apparatus of the present invention adopts a configuration in which the order of subsequent processing is variable according to the estimated error of the absolute position. That is, when the estimation error of the absolute position is equal to or less than the error threshold (typically, when the estimation error is small enough to appropriately perform lane estimation processing), the lane estimation processing is first performed as in the conventional case, and then, Position estimation processing is performed within the range (first range) narrowed down by the processing. On the other hand, when the absolute position estimation error exceeds the error threshold (typically, when the estimation error is large enough to prevent lane estimation processing from being performed properly), the position estimation processing is performed first, and then the lane estimation processing is performed. I do. At this time, the position estimation process is performed within a second range that is larger than the first range. According to this configuration, even if the estimation error of the absolute position is relatively large, it is possible to appropriately estimate the position of the own vehicle in the own lane without stagnation in the middle of the process. Although the computational load increases as the position estimation process is performed within the second range, the position estimation process is performed within this range only when the absolute position estimation error exceeds the error threshold. The increase in load is kept to a minimum.

なお、上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。 In the above description, in order to facilitate understanding of the invention, the reference numerals used in the embodiments are attached to the configurations of the invention corresponding to the embodiments in parentheses. are not limited to the embodiments defined by

本発明の実施形態に係る自車位置推定装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a vehicle position estimation device according to an embodiment of the present invention; FIG. 図1に示したECU10のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。FIG. 2 is a flow chart showing a routine executed by a CPU of an ECU 10 shown in FIG. 1; FIG.

<実施形態>
(構成)
本発明の実施形態に係る自車位置推定装置(以下、「本実施装置」とも称する。)は、自動運転制御を実行可能な車両(以下、他の車両と区別するために「自車両」とも称する。)に適用される。図1に示すように、本実施装置は、自車位置推定ECU10(以下、単に、「ECU10」とも称する。)を備える。
<Embodiment>
(Constitution)
An own vehicle position estimation device according to an embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as "this embodiment device") is a vehicle capable of executing automatic driving control (hereinafter also referred to as "own vehicle" to distinguish it from other vehicles ). As shown in FIG. 1, the embodiment apparatus includes an own vehicle position estimation ECU 10 (hereinafter also simply referred to as "ECU 10").

ECUは、エレクトリックコントロールユニットの略称である。ECU10は、CPU、ROM及びRAM等を含むマイクロコンピュータを含む電子制御回路である。CPUは、ROMに格納されたインストラクション(ルーチン)を実行することにより、後述する各種機能を実現する。 ECU is an abbreviation for electronic control unit. The ECU 10 is an electronic control circuit including a microcomputer including CPU, ROM, RAM and the like. The CPU implements various functions described later by executing instructions (routines) stored in the ROM.

ECU10は、車輪速センサ11、IMU12、GPS受信機13、カメラセンサ14及び地図データベース15と接続されている。ECU10は、これらのセンサ及び受信機11乃至14が取得した信号及び情報を所定時間が経過する毎に取得する。加えて、ECU10は、地図データベース15に格納されている地図情報を所定時間が経過する毎に取得する。 ECU 10 is connected with wheel speed sensor 11 , IMU 12 , GPS receiver 13 , camera sensor 14 and map database 15 . The ECU 10 acquires the signals and information acquired by these sensors and receivers 11 to 14 each time a predetermined time elapses. In addition, the ECU 10 acquires the map information stored in the map database 15 each time a predetermined period of time elapses.

車輪速センサ11は、自車両の各車輪(図示省略)に設けられている。車輪速センサ11は、対応する車輪が所定角度だけ回転する毎にパルス信号を発生する。 The wheel speed sensor 11 is provided for each wheel (not shown) of the own vehicle. The wheel speed sensor 11 generates a pulse signal each time the corresponding wheel rotates by a predetermined angle.

IMU12は、角速度センサと加速度センサとを備える。角速度センサは、自車両の3軸角速度(ロール角速度、ピッチ角速度、ヨー角速度)を計測する。加速度センサは、自車両の3軸加速度(前後加速度、左右加速度、上下加速度)を計測する。なお、「前後」方向とは自車両の前後軸方向を表し、「左右」方向とは自車両の車幅方向を表し、「上下」方向とは自車両の高さ方向を表す。 The IMU 12 has an angular velocity sensor and an acceleration sensor. The angular velocity sensor measures three-axis angular velocity (roll angular velocity, pitch angular velocity, yaw angular velocity) of the own vehicle. The acceleration sensor measures three-axis acceleration (longitudinal acceleration, left-right acceleration, vertical acceleration) of the own vehicle. The "front-rear" direction represents the longitudinal axis direction of the vehicle, the "left-right" direction represents the width direction of the vehicle, and the "up-down" direction represents the height direction of the vehicle.

GPS受信機13は、GPS衛星からの電波を受信する。 The GPS receiver 13 receives radio waves from GPS satellites.

カメラセンサ14は、自車両の前方の風景を可視光を用いて撮影するカメラ部、及び、カメラ部によって撮影して得られた画像データを解析するデータ解析部を備える。
データ解析部は、画像データに含まれる道路の区画線(以下、便宜上「白線」とも称する。)、及び、白線で区画される領域である車線を認識し、自車線(自車両が位置している車線)の左右の白線の種類(実線及び破線)、白線間の距離(車線幅)及び白線の形状(例えば、白線の曲率)等の白線に関する情報を取得する。以下、当該情報を「カメラ自車線情報」とも称する。
加えて、データ解析部は、画像データに含まれる路面標示及び道路の近傍に設置された看板を認識し、これら路面標示及び看板に関する情報を取得する。以下、当該情報を「カメラ物標情報」とも称する。
The camera sensor 14 includes a camera section that captures a scene in front of the vehicle using visible light, and a data analysis section that analyzes image data captured by the camera section.
The data analysis unit recognizes road division lines (hereinafter also referred to as “white lines” for convenience) and lanes that are areas defined by the white lines, and recognizes the own lane (where the own vehicle is located) included in the image data. Information about the white lines such as the type of white lines (solid and dashed lines) on the left and right of the current lane), the distance between the white lines (lane width), and the shape of the white lines (for example, the curvature of the white lines) is acquired. Hereinafter, this information is also referred to as "camera own lane information".
In addition, the data analysis unit recognizes road markings and signboards installed near the road included in the image data, and acquires information about these road markings and signboards. Hereinafter, this information is also referred to as "camera target information".

地図データベース15は、空間情報地図15aと、高精度空間情報地図15bと、を含む。空間情報地図15aは、車両が走行可能な車線の左右の白線の種類、白線間の距離及び白線の形状等の白線に関する情報を含む。以下、当該情報を「地図車線情報」とも称する。高精度空間情報地図15bは、道路及び道路近傍の環境に関して空間情報地図15aよりも詳細な情報を含む。具体的には、高精度空間情報地図15bは、地図車線情報に加えて、路面標示及び道路の近傍に設置された看板に関する情報を含む。以下、当該情報を「地図物標情報」とも称する。 The map database 15 includes a spatial information map 15a and a high precision spatial information map 15b. The spatial information map 15a includes information about white lines such as the types of white lines on the left and right sides of lanes in which the vehicle can travel, the distance between the white lines, and the shape of the white lines. Hereinafter, this information is also referred to as "map lane information". The high-precision spatial information map 15b contains more detailed information than the spatial information map 15a regarding roads and the environment near the roads. Specifically, the high-precision spatial information map 15b includes information on road markings and signboards installed near roads in addition to map lane information. Hereinafter, this information is also referred to as "map target information".

ECU10は、これらのセンサ及び受信機11乃至13から取得した信号に基づいて、自車両の絶対位置を推定する絶対位置推定処理を実行する。その後、ECU10は、これらのセンサ及び受信機11乃至14と、地図データベース15と、から取得した信号及び情報に基づいて、自車線内における自車両の位置(車両位置)を推定する車線内位置推定処理を実行する。車線内位置推定処理は、自車線を推定する車線推定処理と、所定の範囲内で自車両の位置を推定する位置推定処理と、を含む。ECU10は、絶対位置推定処理により推定される絶対位置の推定誤差に応じて、車線推定処理及び位置推定処理を実行する順序を変更する。以下、具体的に説明する。 The ECU 10 executes absolute position estimation processing for estimating the absolute position of the own vehicle based on signals acquired from these sensors and receivers 11 to 13 . After that, the ECU 10 performs in-lane position estimation for estimating the position of the own vehicle (vehicle position) within the own lane based on the signals and information acquired from these sensors and receivers 11 to 14 and the map database 15. Execute the process. The in-lane position estimation process includes a lane estimation process of estimating the own lane and a position estimation process of estimating the position of the own vehicle within a predetermined range. The ECU 10 changes the order of executing the lane estimation process and the position estimation process according to the estimation error of the absolute position estimated by the absolute position estimation process. A specific description will be given below.

[絶対位置推定処理]
ECU10は、車輪速センサ11から送信される信号に基づいて車両の速度(車速)を算出する。加えて、ECU10は、IMU12の角速度センサ及び加速度センサがそれぞれ計測した3軸角速度及び3軸加速度を表す信号を取得する。更に、ECU10は、GPS受信機13から送信されるGPS信号に基づいて現在の自車両の位置(緯度及び経度)を特定する。
ECU10は、GPS信号に基づいて特定された車両位置に、車輪速センサ11及びIMU12から取得された車両の運動量(車速、角速度及び加速度)を加算することにより(いわゆるデッドレコニング)、自車両の絶対位置を推定する。
[Absolute position estimation process]
The ECU 10 calculates the speed of the vehicle (vehicle speed) based on the signal transmitted from the wheel speed sensor 11 . In addition, the ECU 10 acquires signals representing triaxial angular velocities and triaxial accelerations respectively measured by the angular velocity sensor and the acceleration sensor of the IMU 12 . Furthermore, the ECU 10 identifies the current position (latitude and longitude) of the vehicle based on GPS signals transmitted from the GPS receiver 13 .
The ECU 10 adds the momentum of the vehicle (vehicle speed, angular velocity, and acceleration) obtained from the wheel speed sensors 11 and the IMU 12 to the vehicle position specified based on the GPS signal (so-called dead reckoning). Estimate location.

[車線推定処理]
ECU10は、カメラセンサ14から取得されるカメラ自車線情報と、地図データベース15から取得される空間情報地図15aが有する地図車線情報と、に基づいて白線のマッチング処理を行う。白線のマッチング処理は、カメラ自車線情報に含まれる自車線の左右の白線の種類が、地図車線情報に含まれる白線の種類とマッチングする車線を推定する処理である。ECU10は、白線のマッチング処理により自車線を推定する。なお、白線のマッチング処理は、白線の種類に加え、白線間の距離及び/又は白線の形状等に基づいて行われてもよい。
[Lane estimation process]
The ECU 10 performs white line matching processing based on the camera own lane information acquired from the camera sensor 14 and the map lane information of the spatial information map 15 a acquired from the map database 15 . The white line matching process is a process of estimating a lane in which the types of white lines on the left and right of the own lane included in the camera's own lane information match the types of white lines included in the map lane information. The ECU 10 estimates the vehicle's own lane through white line matching processing. Note that the white line matching process may be performed based on the distance between the white lines and/or the shape of the white lines, in addition to the types of the white lines.

[位置推定処理]
ECU10は、カメラセンサ14から取得されるカメラ自車線情報及びカメラ物標情報と、地図データベース15から取得される高精度空間情報地図15bが有する地図車線情報及び地図物標情報と、に基づいて、白線のマッチング処理と、路面標示及び看板のマッチング処理と、を行う。白線のマッチング処理は上述した通りである。路面標示及び看板のマッチング処理は、カメラ物標情報に含まれる路面標示及び看板が、地図物標情報に含まれる路面標示及び看板とマッチングする位置を推定する処理である。ECU10は、白線のマッチング処理と路面標示及び看板のマッチング処理とを並行して行うことにより、高精度空間情報地図15bにおける自車両の位置を詳細に推定する。これにより、当該地図15bにおける自車両の位置が高精度に推定される。
ECU10は、絶対位置推定処理による絶対位置の推定誤差に基づいて、位置推定処理を、比較的に狭い範囲である第1範囲と、比較的に広い範囲である第2範囲と、の2通りの範囲内で実行する(詳細は後述)。
なお、高精度空間情報地図15bには予め座標系が設定されており、ECU10は、自車両の位置を座標により推定する。このため、位置推定処理では自車線の推定は行われない。
[Position estimation process]
Based on the camera own lane information and camera target information acquired from the camera sensor 14 and the map lane information and map target information contained in the high-precision spatial information map 15b acquired from the map database 15, the ECU 10 Matching processing for white lines and matching processing for road markings and signboards are performed. The white line matching process is as described above. The road marking and signboard matching process is a process of estimating a position where the road marking and signboard included in the camera target information match the road marking and signboard included in the map target information. The ECU 10 performs the white line matching process and the road marking/signboard matching process in parallel, thereby estimating the position of the vehicle on the high-precision spatial information map 15b in detail. As a result, the position of the own vehicle on the map 15b can be estimated with high accuracy.
Based on the absolute position estimation error in the absolute position estimation process, the ECU 10 performs the position estimation process in two ways: a first range that is relatively narrow and a second range that is relatively wide. Execute within range (details later).
Note that a coordinate system is set in advance in the high-precision spatial information map 15b, and the ECU 10 estimates the position of the vehicle using the coordinates. Therefore, the own lane is not estimated in the position estimation process.

本実施形態では、絶対位置はデッドレコニングにより推定される。このため、車両の運動量の検出誤差が積算されることにより絶対位置の推定誤差が増大した場合、車線推定処理を適切に実行できない可能性がある。そこで、ECU10は、推定誤差が所定の誤差閾値以下の場合、車線推定処理を行ってから位置推定処理を行い、これにより車線内位置推定処理(自車線内における自車両の位置を推定する処理)を実行するが、その一方で、推定誤差が当該誤差閾値を超えておりそれゆえに車線推定処理を実行できない場合、先に位置推定処理を行ってから車線推定処理を行い、これにより車線内位置推定処理を実行する。即ち、ECU10は、絶対位置の推定誤差に応じて車線推定処理と位置推定処理の順序を変更する(入れ替える)。 In this embodiment, the absolute position is estimated by dead reckoning. Therefore, when the estimation error of the absolute position increases due to the accumulation of the detection error of the momentum of the vehicle, there is a possibility that the lane estimation process cannot be executed appropriately. Therefore, when the estimation error is equal to or less than a predetermined error threshold, the ECU 10 performs lane estimation processing and then position estimation processing, thereby performing in-lane position estimation processing (processing for estimating the position of the vehicle within the vehicle lane). However, on the other hand, if the estimation error exceeds the error threshold and therefore the lane estimation processing cannot be performed, the position estimation processing is performed first, and then the lane estimation processing is performed, thereby estimating the in-lane position Execute the process. That is, the ECU 10 changes (replaces) the order of the lane estimation process and the position estimation process according to the estimation error of the absolute position.

ここで、誤差閾値は、通常(後述)の車線推定処理を適切に行える推定誤差の上限値であり、実験やシミュレーションにより予め算出され得る。但し、推定誤差が誤差閾値を超えていても車線推定処理が可能な場合もある。このような場合、ECU10は、推定誤差が誤差閾値以下の場合と同様に、先に車線推定処理を行ってから位置推定処理を行う。ここで、「推定誤差が誤差閾値を超えていても車線推定処理が可能な場合」とは、例えば、カメラセンサ14のアップデートによりデータ解析部が自車線だけではなく隣接車線の白線についてもその種類、車線幅及び形状等の情報を取得できるようになり、推定された絶対位置が自車両の実際の位置から比較的に離間していても車線推定処理を適切に行うことができるようになった場合である。即ち、上述した「通常の車線推定処理」とは、初期設定時(アップデート前)のECU10の性能に基づく車線推定処理を意味する。 Here, the error threshold is an upper limit of an estimation error at which a normal (described later) lane estimation process can be appropriately performed, and can be calculated in advance by experiments or simulations. However, there are cases in which lane estimation processing is possible even if the estimation error exceeds the error threshold. In such a case, the ECU 10 first performs the lane estimation process and then the position estimation process, as in the case where the estimation error is equal to or less than the error threshold. Here, "when lane estimation processing is possible even if the estimation error exceeds the error threshold" means, for example, that the update of the camera sensor 14 allows the data analysis unit to detect not only the own lane but also the white lines of adjacent lanes. , information such as lane width and shape can be acquired, and lane estimation processing can be performed appropriately even if the estimated absolute position is relatively distant from the actual position of the vehicle. is the case. That is, the above-described "normal lane estimation processing" means lane estimation processing based on the performance of the ECU 10 at the time of initialization (before update).

より詳細には、推定誤差が誤差閾値以下の場合、及び、推定誤差が誤差閾値を超えているものの車線推定処理が可能な場合、ECU10は、まず、車線推定処理を実行して自車線を推定(特定)することにより自車両が存在する可能性がある範囲を絞り込む。そして、当該処理により絞り込まれた範囲(即ち、少なくとも自車線を含む範囲。第1範囲。)内において位置推定処理を実行する。 More specifically, when the estimation error is equal to or less than the error threshold, or when the estimation error exceeds the error threshold but the lane estimation process is possible, the ECU 10 first executes the lane estimation process to estimate the own lane. By (identifying), the range in which the own vehicle may exist is narrowed down. Then, the position estimation process is executed within the range narrowed down by the process (that is, the range including at least the own lane; the first range).

位置推定処理は比較的に演算負荷が高い処理であるが、この構成によれば、車線推定処理により絞り込まれた範囲(第1範囲)内において位置推定処理が実行されるため、演算負荷が増大する可能性を低減しながら自車線内における自車両の位置を高精度に推定することができる。 The position estimation process is a process with a relatively high computational load, but according to this configuration, the position estimation process is executed within the range (first range) narrowed down by the lane estimation process, so the computational load increases. It is possible to estimate the position of the own vehicle in the own lane with high accuracy while reducing the possibility of

一方、推定誤差が誤差閾値を超えておりそれゆえに車線推定処理が不可能な場合、ECU10は、比較的に広い範囲(即ち、推定された絶対位置が自車両の実際の位置から比較的に離間していても当該実際の位置を含み得る範囲。第2範囲。)に亘って位置推定処理を実行することにより高精度空間情報地図15bにおける自車両の位置を座標により推定する。そして、推定された座標に基づいて白線のマッチング処理を行うことにより車線推定処理を実行する。 On the other hand, if the estimation error exceeds the error threshold and therefore the lane estimation process is impossible, the ECU 10 will set the estimated absolute position to a relatively wide range (i.e. The position of the vehicle on the high-precision spatial information map 15b is estimated by the coordinates by executing the position estimation process over a range that can include the actual position even if the position is changed (second range). Then, lane estimation processing is executed by performing white line matching processing based on the estimated coordinates.

従来の車線内位置推定処理では、演算負荷が増大する可能性を低減する観点から、車線推定処理と位置推定処理とを実行する順序がこの順に固定されていた。このため、絶対位置推定処理による絶対位置の推定誤差に起因して車線推定処理が適切に実行されない場合、その後に実行されるはずの位置推定処理に移行できないため、車線内位置推定処理が途中で停滞してしまい、当該処理が適切に実行されない可能性があった。しかしながら、上記の構成によれば、絶対位置の推定誤差が誤差閾値を超えており車線推定処理が不可能な場合、車線推定処理と位置推定処理の順序が変更される(入れ替わる)。即ち、位置推定処理が、範囲を拡大した第2範囲内で実行され、その後、「位置推定処理により推定された自車両の位置」に基づいて車線推定処理が実行される。このため、車線内位置推定処理が途中で停滞することなく適切に実行され得る。なお、位置推定処理が第2範囲内で実行されることにより第1範囲内で実行されるときよりも演算負荷は増大するものの、第2範囲で位置推定処理が行われるのは推定誤差が誤差閾値を超える場合に限られるため、演算負荷の増大は最低限に抑えられる。 In the conventional in-lane position estimation process, the order of executing the lane estimation process and the position estimation process is fixed in this order from the viewpoint of reducing the possibility of an increase in the computational load. For this reason, if the lane estimation process is not properly executed due to an absolute position estimation error due to the absolute position estimation process, the position estimation process that is supposed to be executed later cannot be performed. There was a possibility that the process would not be executed properly due to stagnation. However, according to the above configuration, when the estimation error of the absolute position exceeds the error threshold and the lane estimation process is impossible, the order of the lane estimation process and the position estimation process is changed (replaced). That is, the position estimation process is performed within the expanded second range, and then the lane estimation process is performed based on "the position of the own vehicle estimated by the position estimation process". Therefore, the in-lane position estimation process can be properly executed without stopping in the middle. Although the computational load increases when the position estimation process is executed within the second range compared to when it is executed within the first range, the position estimation process is executed within the second range due to the estimation error. Since it is limited to when the threshold value is exceeded, an increase in computational load is suppressed to a minimum.

なお、第1範囲は、予め定められた範囲であってもよいし、車線推定処理により推定された自車線の車線幅に応じて変化する範囲(即ち、車線幅が大きくなるにつれて拡大する範囲)であってもよい。第2範囲は、予め定められた範囲であってもよいし、絶対位置の推定誤差に応じて変化する範囲(即ち、推定誤差が大きくなるにつれて拡大する範囲)であってもよい。 The first range may be a predetermined range, or a range that changes according to the lane width of the own lane estimated by the lane estimation process (that is, a range that expands as the lane width increases). may be The second range may be a predetermined range, or may be a range that changes according to the estimation error of the absolute position (that is, a range that expands as the estimation error increases).

ECU10により推定された「自車線内における自車両の位置」は、通信・センサ系CAN(Controller Area Network)を介してデータ交換可能(通信可能)に接続された他のECU(図示省略)に送信され、自動運転制御による走行経路の演算及び/又はその他の各種制御を実行する際に用いられる。 The "position of the own vehicle in the own lane" estimated by the ECU 10 is transmitted to other ECUs (not shown) that are connected so that data can be exchanged (communicated) via a communication/sensor system CAN (Controller Area Network). It is used when calculating the travel route and/or executing various other controls by automatic driving control.

(具体的作動)
次にECU10の具体的作動について説明する。ECU10のCPUは、図2にフローチャートにより示したルーチンを所定時間が経過する毎に実行する。
(Specific action)
Next, specific operations of the ECU 10 will be described. The CPU of the ECU 10 executes the routine shown by the flow chart in FIG. 2 each time a predetermined period of time elapses.

CPUは、所定のタイミングになると図2のステップ200から車線内位置推定処理を開始してステップ205に進み、デッドレコニングにより自車両の絶対位置を推定する絶対位置推定処理を行う。続いて、CPUはステップ210に進み、ステップ205で算出された絶対位置の推定誤差が誤差閾値以下であるか否かを判定する。肯定判定をした場合(S210:Yes)、CPUは、ステップ215に進み、カメラ自車線情報及び地図車線情報に基づいた白線のマッチング処理により自車線を推定する車線推定処理を行う。その後、CPUは、ステップ220に進み、ステップ215の処理に基づいて絞り込まれた第1範囲内において、白線のマッチング処理と、カメラ物標情報及び地図物標情報に基づいた路面標示及び看板のマッチング処理と、を並行して行うことにより自車両の位置(座標)を詳細に推定する位置推定処理を行う。これにより、自車線内における自車両の位置が高精度に推定される。その後、CPUは、ステップ295に進んで本ルーチンを一旦終了する。 At a predetermined timing, the CPU starts the in-lane position estimation processing from step 200 in FIG. Subsequently, the CPU proceeds to step 210 and determines whether or not the absolute position estimation error calculated in step 205 is equal to or less than the error threshold. If the determination is affirmative (S210: Yes), the CPU proceeds to step 215 and performs lane estimation processing for estimating the own lane by white line matching processing based on the camera's own lane information and map lane information. After that, the CPU proceeds to step 220, and in the first range narrowed down based on the processing of step 215, white line matching processing and road marking and signboard matching processing based on camera target information and map target information are performed. A position estimation process for estimating the position (coordinates) of the own vehicle in detail is performed by performing the above processes in parallel. As a result, the position of the own vehicle within the own lane can be estimated with high accuracy. After that, the CPU proceeds to step 295 and once terminates this routine.

一方、ステップ210で否定判定をした場合(S210:No)、CPUは、ステップ225に進み、車線推定処理が可能であるか否かを判定する。肯定判定をした場合(別言すれば、絶対位置の推定誤差は誤差閾値を超えているものの、カメラセンサ14のアップデート等により車線推定処理が可能となった場合。S225:Yes)、CPUは、上述したステップ215及びステップ220の処理をこの順で行い、その後、ステップ295に進んで本ルーチンを一旦終了する。 On the other hand, if a negative determination is made in step 210 (S210: No), the CPU proceeds to step 225 and determines whether lane estimation processing is possible. If an affirmative determination is made (in other words, if the estimation error of the absolute position exceeds the error threshold, but the lane estimation process becomes possible due to an update of the camera sensor 14, etc. S225: Yes), the CPU The processing of steps 215 and 220 described above is performed in this order, and then the routine proceeds to step 295 to once end this routine.

これに対し、ステップ225で否定判定をした場合(別言すれば、絶対位置の推定誤差が誤差閾値を超えており、それゆえに車線推定処理が不可能な場合。S225:No)、CPUは、ステップ230に進み、第1範囲より大きい第2範囲内において自車両の位置を詳細に推定する位置推定処理を行う。その後、CPUは、ステップS235に進み、ステップS230の処理により推定された自車両の位置(座標)に基づいて白線のマッチング処理を行うことにより自車線を推定する車線推定処理を行う。これにより、自車線内における自車両の位置が高精度に推定される。その後、CPUは、ステップ295に進んで本ルーチンを一旦終了する。 On the other hand, if a negative determination is made in step 225 (in other words, if the absolute position estimation error exceeds the error threshold and therefore lane estimation processing is impossible; S225: No), the CPU Proceeding to step 230, position estimation processing for estimating the position of the host vehicle in detail within a second range that is larger than the first range is performed. Thereafter, the CPU proceeds to step S235, and performs lane estimation processing for estimating the own lane by performing white line matching processing based on the position (coordinates) of the own vehicle estimated by the processing of step S230. As a result, the position of the own vehicle within the own lane can be estimated with high accuracy. After that, the CPU proceeds to step 295 and once terminates this routine.

以上、本実施装置によれば、絶対位置推定処理における絶対位置の推定誤差が比較的に大きい場合であっても車線内位置推定処理を適切に実行できるため、自車線内における自車両の位置を適切に推定することが可能となる。 As described above, according to this embodiment, even when the absolute position estimation error in the absolute position estimation process is relatively large, the in-lane position estimation process can be executed appropriately. Appropriate estimation becomes possible.

自動運転制御により車線変更(例えば、自動車専用道路における本線への合流、出口への退出及び走行中の車線変更)を行う際は、自車線内における自車両の位置を高精度に推定することが要求される。このため、本実施装置は、自動運転制御による車線変更が行われる際に特に有用である。 When changing lanes using automated driving control (for example, merging into the main lane on a motorway, exiting to an exit, or changing lanes while driving), the position of the vehicle within its own lane can be estimated with high accuracy. requested. For this reason, this embodiment device is particularly useful when a lane change is performed by automatic driving control.

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。 The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible without departing from the object of the present invention.

例えば、上記の実施形態では、自車位置推定装置により推定された自車線内の車両位置は、自動運転制御による走行経路の演算に用いられるが、この構成に限られない。例えば、推定された自車線内の車両位置は、運転支援制御による走行経路の演算等に用いられてもよい。 For example, in the above embodiment, the vehicle position in the own lane estimated by the own vehicle position estimation device is used for calculating the travel route by automatic driving control, but the configuration is not limited to this. For example, the estimated vehicle position within the own lane may be used for calculation of a travel route by driving support control, or the like.

加えて、本実施装置は、自動運転制御又は運転支援制御による車線維持が行われる際に利用されてもよい。 In addition, this embodiment device may be used when lane keeping is performed by automatic driving control or driving support control.

10:自車位置推定ECU、11:車輪速センサ、12:IMU、13:GPS受信機、14:カメラセンサ、15:地図データベース、15a:空間情報地図、15b:高精度空間情報地図

10: vehicle position estimation ECU, 11: wheel speed sensor, 12: IMU, 13: GPS receiver, 14: camera sensor, 15: map database, 15a: spatial information map, 15b: high precision spatial information map

Claims (1)

自車両が位置している車線である自車線内における前記自車両の位置を推定する自車位置推定装置であって、
前記自車両の絶対位置を推定する絶対位置推定手段と、
前記自車線の路面を少なくとも含む前記自車両の前方の領域を撮像する撮像手段と、
前記自車両が走行可能な車線に関する情報である車線情報を少なくとも含む地図情報を取得する地図情報取得手段と、
前記推定された絶対位置と、前記撮像手段によって撮像された撮像画像と、前記取得された地図情報と、に基づいて前記自車線内における前記自車両の位置を推定する車線内位置推定手段と、
を備え、
前記車線内位置推定手段は、
前記絶対位置推定手段による前記絶対位置の推定誤差が所定の誤差閾値以下の場合、
前記自車線を推定し、その後、前記推定された自車線を含む所定の第1範囲内において前記自車両の位置を推定することにより前記自車線内における前記自車両の位置を推定し、
前記推定誤差が前記誤差閾値を超える場合、
前記第1範囲よりも大きい所定の第2範囲内において前記自車両の位置を推定し、その後、前記推定された自車両の位置に基づいて前記自車線を推定することにより前記自車線内における前記自車両の位置を推定する、
ように構成された、
自車位置推定装置。

An own vehicle position estimation device for estimating the position of the own vehicle within the own lane, which is the lane in which the own vehicle is located,
absolute position estimation means for estimating the absolute position of the own vehicle;
imaging means for imaging an area in front of the own vehicle including at least the road surface of the own lane;
map information acquisition means for acquiring map information including at least lane information, which is information about lanes in which the vehicle can travel;
in-lane position estimation means for estimating the position of the vehicle within the own lane based on the estimated absolute position, the captured image captured by the imaging means, and the acquired map information;
with
The in-lane position estimation means includes:
when the estimation error of the absolute position by the absolute position estimating means is equal to or less than a predetermined error threshold,
estimating the own lane, and then estimating the position of the own vehicle within the own lane by estimating the position of the own vehicle within a predetermined first range including the estimated own lane;
if the estimated error exceeds the error threshold,
estimating the position of the own vehicle within a predetermined second range larger than the first range, and then estimating the own lane based on the estimated position of the own vehicle; estimating the position of the vehicle;
configured as
Self-vehicle position estimation device.

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