(57)【要約】【課題】  車線中心線や停止線、交通ルールといった情報を含んだ地図上での自己位置姿勢を高精度に推定することができる自己位置推定装置を実現することを目的とする。【解決手段】  本発明の代表的な自己位置推定装置の一つを示せば、車両の周囲に存在する物体を計測するセンサの計測結果から高精度地図上での自己位置姿勢を推定する自己位置推定部と、該自己位置推定部が推定した前記自己位置姿勢に基づいて推定精度の低い低精度区間を検出する低精度区間検出部と、該低精度区間検出部が検出した前記低精度区間における、前記物体の前記高精度地図上の位置と種類を保存した、自己生成地図を生成する自己地図生成部と、を備えるものである。【選択図】  図１
2020148694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の周囲に存在する物体を計測するセンサの計測結果から高精度地図上での自己位置姿勢を推定する自己位置推定部と、
該自己位置推定部が推定した前記自己位置姿勢に基づいて推定精度の低い低精度区間を検出する低精度区間検出部と、
該低精度区間検出部が検出した前記低精度区間における、前記物体の前記高精度地図上の位置と種類を保存した、自己生成地図を生成する自己地図生成部と、
を備えることを特徴とする自己位置推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の自己位置推定装置において、
前記低精度区間検出部は、前記自己位置推定部が推定した前記高精度地図上での自己位置姿勢の時間変化が大きいときに、前記時間変化が大きい点以前を低精度区間として検出することを特徴とする自己位置推定装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の自己位置推定装置において、
前記センサの計測結果から物体を検出し、検出結果を過去特徴データに保存する特徴検出部と、
該特徴検出部が検出した前記物体と前記自己生成地図に含まれる前記物体をマッチングする特徴マッチング部と、を更に備え、
前記自己位置推定部は、前記センサの計測結果と、前記特徴マッチング部による前記特徴のマッチング結果に基づいて、前記高精度地図上での自己位置姿勢を推定し、
前記自己地図生成部は、前記自己位置推定部が推定した前記自己位置姿勢と前記過去特徴データに基づいて、前記低精度区間における過去の自己位置姿勢を推定し、前記自己生成地図を作成することを特徴とする自己位置推定装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載の自己位置推定装置において、
前記自己地図生成部は、他の処理負荷が少ないタイミングで前記自己生成地図を生成することを特徴とする自己位置推定装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の自己位置推定装置において、
前記特徴検出部は、前記高精度地図に含まれない物体を検出することを特徴とする自己位置推定装置。
【請求項６】
請求項３から５の何れか一項に記載の自己位置推定装置において、
前記特徴マッチング部は、前記特徴検出部が検出した物体の種類と、前記自己生成地図に含まれる物体の計測日時に基づき、物体毎に前記自己生成地図との対応付けに用いるか否かを決定することを特徴とする自己位置推定装置。
【請求項７】
請求項１から６の何れか一項に記載の自己位置推定装置と、
前記自己位置推定装置が推定した自己位置姿勢と、前記高精度地図と、ユーザから入力された目的位置と、前記低精度区間検出部が検出した低精度区間と、から現在位置から目的位置までの経路を計画する経路計画部と、を備え、
前記経路計画部は、前記高精度地図に含まれる情報に基づいた通過コストと、前記低精度区間検出部が定めた通過コストの両方を考慮して経路を計画することを特徴とする自動運転システム。
【請求項８】
請求項７に記載の自動運転システムにおいて、
前記経路計画部が計画した経路が、前記高精度地図に含まれる情報に基づいた通過コストのみから計画した経路と異なる場合には、前記低精度区間検出部が定めた通過コストを考慮することにより経路が計画されたことを表示する表示部をさらに備えることを特徴とする自動運転システム。
【請求項９】
請求項１から６の何れか一項に記載の自己位置推定装置と、
前記自己位置推定装置が推定した自己位置姿勢と、前記高精度地図と、前記低精度区間と、前記センサの計測結果に基づいて、車両の速度や操舵量を決定し、アクチュエータに出力する車両制御部を備え、
該車両制御部は、前記低精度区間を走行する場合には、通常走行時よりも速度や操舵量が小さくなるように前記アクチュエータを制御することを特徴とする自動運転システム。
【請求項１０】
請求項１から６の何れか一項に記載の自己位置推定装置と、
前記自己位置推定装置が推定した自己位置姿勢と、前記高精度地図と、前記自己生成地図と、前記センサの計測結果に基づいて、車両の速度や操舵量を決定し、アクチュエータに出力する車両制御部を備え、
該車両制御部は、前記自己生成地図が存在しない区間を走行する場合には、通常走行時よりも速度や操舵量が小さくなるように前記アクチュエータを制御することを特徴とする自動運転システム。
【請求項１１】
請求項１から６の何れか一項に記載の自己位置推定装置を搭載した複数の車両から複数の前記自己生成地図を取得する送受信部と、
取得した複数の前記自己生成地図を統合し、共有自己生成地図を生成する共有自己生成地図管理部と、
を備えることを特徴とする自己生成地図共有装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の自己生成地図共有装置において、
前記共有自己生成地図管理部は、複数の前記自己生成地図に、前記高精度地図上での距離が閾値以下で同じ種類の物体が存在した場合には、それらの三次元位置の平均を三次元位置とする１つの物体として前記共有自己生成地図に保存することを特徴とする自己生成地図共有装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の自己生成地図共有装置において、
前記共有自己生成地図管理部は、前記高精度地図上のある領域に対して、複数の前記自己生成地図に含まれる物体の内、計測日時が最も新しい前記自己生成地図に含まれる物体を前記共有自己生成地図に保存することを特徴とする自己生成地図共有装置。
【請求項１４】
請求項１１から１３の何れか一項に記載の自己生成地図共有装置において、
前記高精度地図上のある領域について、複数の前記自己生成地図に前記高精度地図に登録されていない物体が含まれる場合には、その領域のメンテナンスが必要であると判断する高精度地図メンテナンス情報生成部をさらに備えることを特徴とする自己生成地図共有装置。
【請求項１５】
車両の周囲に存在する物体を計測するセンサの計測結果から高精度地図上での自己位置姿勢を推定する自己位置推定部と、該自己位置推定部が推定した前記自己位置姿勢に基づいて推定精度の低い低精度区間を検出する低精度区間検出部と、を備えた自己位置推定装置を搭載した複数の車両から複数の前記低精度区間の情報を取得する送受信部と、
取得した複数の前記低精度区間の情報に基づいて、前記高精度地図上のある領域について、その領域のメンテナンスが必要であると判断する高精度地図メンテナンス情報生成部と、
を備えることを特徴とする自己生成地図共有システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自己位置推定装置、および、それを備えた自動運転システム、および、自己生成地図共有装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動運転システムにおいては、自動運転の計画・判断に重要となる、車線中心線や停止線、交通ルールといった情報を高精度地図から取得するために、その高精度地図上での自車位置姿勢の推定精度を高める必要がある。一般的に、地図上での自車位置姿勢を推定するためには、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）が広く用いられているが、自車位置姿勢を高精度に推定できるＧＮＳＳ受信器は高価であり、また、トンネル内やビルの近くなど、人工衛星からの電波が遮蔽されたり、反射したりする環境では推定精度が低下するという問題がある。
【０００３】
この問題に対し、例えば、特許文献１の請求項１には、「先導車両から与えられる情報に基づいて後続車両が追尾走行を行う追尾システムであって、先導車両は、周辺の環境情報を取得する環境情報取得手段と、前記環境情報と自己位置及び姿勢とに基づいて、環境マップを作成する環境マップ作成手段と、前記環境マップを送信する通信手段とを備え、前記後続車両は、前記先導車両によって作成された前記環境マップを受信する通信手段と、周辺の環境情報を取得する環境情報取得手段と、前記環境情報取得手段により取得された環境情報と、前記先導車両によって作成された環境マップとを照合することにより、自己の位置及び姿勢を推定する地図照合手段と、前記地図照合手段によって推定された自己の位置及び姿勢を参照して、最終的な自己の位置及び姿勢を決定する位置姿勢決定手段とを備える追尾システム」という記載がある。なお、同文献の段落０００２によれば、環境マップを作成する先導車両は、運転手によって運転されるものとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１４９１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、後続車両は、先導車両が作成した地図（環境マップ）上での自車位置姿勢を推定することで、高価な高精度ＧＮＳＳ受信器を用いることなく、追尾走行によって自動運転を実現している。
【０００６】
しかし、先導車両が作成した地図には車線中心線や停止線、交通ルールといった情報が含まれていないため、後続車両は追尾走行以外の自動運転を実現することが難しかった。
【０００７】
そこで、本発明では、運転手により運転される先導車両や、高価な高精度ＧＮＳＳ受信器を用いることなく、車線中心線や停止線、交通ルールといった情報を含んだ高精度地図上での自車位置姿勢の推定精度を高めることができる自己位置推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の代表的な自己位置推定装置の一つを示せば、車両の周囲に存在する物体を計測するセンサの計測結果から高精度地図上での自己位置姿勢を推定する自己位置推定部と、該自己位置推定部が推定した前記自己位置姿勢に基づいて推定精度の低い低精度区間を検出する低精度区間検出部と、該低精度区間検出部が検出した前記低精度区間における、前記物体の前記高精度地図上の位置と種類を保存した、自己生成地図を生成する自己地図生成部と、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の自己位置推定装置によれば、運転手により運転される先導車両や、高価な高精度ＧＮＳＳ受信器を用いることなく、車線中心線や停止線、交通ルールといった情報を含んだ高精度地図上での自車位置姿勢の推定精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１の自己位置推定装置のブロック図
【図２】自車の周辺環境の一例
【図３】高精度地図の一例
【図４Ａ】時刻ｔ１における、自車の前方の特徴検出結果の一例
【図４Ｂ】時刻ｔ２における、自車の前方の特徴検出結果の一例
【図５】過去特徴データの一例
【図６】自己生成地図の一例
【図７】物体種類に応じた使用期限の一例
【図８】自己位置推定部によって推定された高精度地図上の自車位置の一例
【図９】推定した過去の自車位置姿勢の一例
【図１０】自己位置推定装置を用いた、実施例２の自動運転システムのブロック図
【図１１】実施例２の経路計画部の動作の一例
【図１２】実施例３の通信機能付き自己位置推定装置と、自己生成地図共有装置のブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１２】
以下、図１〜図９を参照して、本発明の実施例１に係る自己位置推定装置１を説明する。
（ブロック構成）
図１は、本実施例の自己位置推定装置１のブロック構成を示す図である。なお、自己位置推定装置１は、実際には、ＣＰＵ等の演算装置、半導体メモリ等の主記憶装置、補助記憶装置、および、通信装置などのハードウェアを備えた計算機である。そして、補助記憶装置に記録されたデータベースを参照しながら、主記憶装置にロードされたプログラムを演算装置が実行することで、後述する各機能を実現するが、以下では、このような計算機分野での周知技術を適宜省略しながら説明する。
【００１３】
図１に示すように、自己位置推定装置１は、特徴検出部１１と、特徴マッチング部１２と、自己位置推定部１３と、低精度区間検出部１４と、自己地図生成部１５と、を備え、過去特徴データ３と、自己生成地図４を保持する。また、自己位置推定装置１には、センサ５の計測結果と、図示しない上位システムからの高精度地図２が入力される。なお、以下では、データ量の大きい高精度地図２のうち自車周囲領域部を外部から逐次取得する構成を前提に説明を進めるが、自己位置推定装置１が高精度地図２の全体を保持する構成であっても良い。
【００１４】
センサ５は、自車Ｖ０に搭載され、自車Ｖ０の周囲の環境を計測するものである。センサ５は、例えば、単眼カメラ、ステレオカメラ、ＬｉＤＡＲ、ミリ波レーダー、ソナーなどであり、自車Ｖ０の周囲に存在する物体の三次元位置を計測する。なお、単眼カメラを用いる場合には、取得されるデータは画像Ｉであるため、周囲の物体の三次元位置を直接計測することはできないが、公知のモーションステレオ法などにより、複数の画像Ｉを用いることで、三次元位置を計測することが可能である。ステレオカメラは三次元情報に加え、画像Ｉから自動運転における計画・判断に必要となる車線や停止線といった情報を検出することが可能である。
【００１５】
以下では、特に断らない限り、センサ５は前方を向けて車内に取り付けられたステレオカメラであり、計測結果は画像Ｉであるものとする。ただし、センサ５はステレオカメラに限定するものではなく、その他のセンサや単眼カメラとＬｉＤＡＲなど複数のセンサの組み合わせでも良い。また、センサ５として、自車Ｖ０の周囲の環境を計測するセンサに加えて、自車Ｖ０の状態を計測するセンサを用いても良い。例えば、高精度地図２における自車位置姿勢ｘを計測可能なＧＮＳＳやコンパス、ジャイロスコープを用いても良い。また、道路に設置されたビーコンなどと通信をすることで自車位置姿勢ｘなどの情報を取得するセンサを用いても良い。
【００１６】
特徴検出部１１は、センサ５の計測結果から高精度地図２に含まれない特徴的な情報を検出し、過去特徴データ３として保存する。特徴マッチング部１２は、特徴検出部１１によって検出された特徴と、自己生成地図４に保存されている特徴を対応付ける。自己位置推定部１３は、センサ５の計測結果と、特徴マッチング部１２による特徴のマッチング結果から、自車位置姿勢ｘを推定する。低精度区間検出部１４は、自己位置推定部１３が推定した自車位置姿勢ｘから、自車位置姿勢ｘの推定精度が低い区間を検出する。自己地図生成部１５は、過去特徴データ３と自己位置推定部１３が推定した自車位置姿勢ｘから、低精度区間検出部１４が検出した自車位置姿勢ｘの推定精度が低い区間の自己生成地図４を生成する。
【００１７】
図２は、自己位置推定装置１を搭載した自車Ｖ０の周辺環境の一例である。同図では、自車Ｖ０は交差点に進入しようとしており、その周囲には、車線Ｌ１や停止線Ｌ２、信号機Ｌ３、建物Ｌ４、電柱Ｌ５、樹木Ｌ６等のランドマークに加え、他車Ｖ１が存在している。自車Ｖ０に搭載された自動運転システムは、自車Ｖ０に搭載されたセンサ５による周囲の計測結果と、自己位置推定装置１が推定した自車位置姿勢ｘを用いて高精度地図２から取得した自車Ｖ０の周囲情報と、予め自動運転システムに設定された目標地点の情報と、から目標地点までの経路Ｒを計算し、経路Ｒに沿って自動で自車Ｖ０を走行させる。図２の例では、交差点を右折する経路Ｒが計算されている。
【００１８】
図３は、高精度地図２の一例であり、図２に示した場所における高精度地図２を例示している。この高精度地図２は、白線２ａ、停止線２ｂ、信号機２ｃ、車線中心線２ｄの位置や、制限速度２ｅ（例えば、５０ｋｍ／ｈ）といった交通ルールなどの、自動運転の計画・判断に必要な情報を含んでいる。従って、自己位置推定装置１は、高精度地図２上での自車位置姿勢ｘを推定することで、高精度地図２から自車Ｖ０の周囲のランドマーク情報や交通ルール情報を取得することが可能となる。
（特徴検出部１１の動作）
次に、図４Ａ、図４Ｂ、図５を用いて、特徴検出部１１における処理の内容について説明する。
【００１９】
特徴検出部１１は、センサ５の計測結果から特徴的な情報を検出し、過去特徴データ３として保存するものであり、例えば、センサ５から取得したデータに対して、公知の物体認識手法を適用することで、電柱や建物、樹木といった物体を検出し、物体の種類と三次元位置の組み合わせを過去特徴データ３として保存する。
【００２０】
センサ５が単眼カメラやステレオカメラである場合には、例えば、Joseph Redmon, Santosh Divvala, Ross Girshick, Ali Farhadi, You Only Look Once: Unified, Real-Time Object Detection, IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, 2016, pp. 779-788、を用いて、画像Ｉから物体を認識することができる。また、センサ５としてカメラと三次元情報を直接計測できるセンサを組み合わせて用いる場合は、この手法に代え、画像Ｉと三次元情報から物体を検出する公知の手法を用いても良い。
【００２１】
図４Ａ、図４Ｂは、特徴検出部１１による特徴検出結果の一例を示す図である。図４Ａは、ある時刻ｔ１に撮像された画像Ｉ１であり、この画像からは、建物Ｂ１、電柱Ｂ２、自動車Ｂ３が検出されている。また、図４Ｂは、自車Ｖ０が所定距離前進した時刻ｔ２に撮像された画像Ｉ２であり、この画像では、上記のＢ１〜Ｂ３に加え、更に樹木Ｂ４が検出されている。
【００２２】
図５は、特徴検出部１１が保存した過去特徴データ３の一例である。ここに示すように、過去特徴データ３には、「時刻」、「センサに対する三次元位置」、「物体種類」の各情報が保存されている。例えば、図４Ａ、図４Ｂに対する過去特徴データ３としては、時刻ｔ１に検出された建物Ｂ１と電柱Ｂ２について、センサ５が計測した三次元位置と共に各々の物体種別が保存されている。同様に、時刻ｔ２に検出された建物Ｂ１と電柱Ｂ２について、自車Ｖ０の前進により変化した三次元位置が保存されている。また、時刻ｔ２には、自車Ｖ０の前進により、時刻ｔ１では検出されていなかった樹木Ｂ４が検出されているため、過去特徴データ３には樹木Ｂ４に関する情報も保存されている。なお、「センサに対する三次元位置」は、例えば、センサ５の位置を基準点としたときの各物体の中心や重心の位置である。
【００２３】
ここで、過去特徴データ３は、後述する自己地図生成部１５での自己生成地図４の作成時に使用されるデータであるため、動物体を排除したものであることが望ましい。そのため、特徴検出部１１は、センサ５から取得したデータから動物体を検出した場合であっても、その動物体の三次元位置は過去特徴データ３に保存しない。なお、動物体であるかの判断には、異なる時刻に取得された物体データを比較することで、動物体を検出する公知の手法を用いることができる。また、物体の種類によって、動物体であるかどうかを判定しても良い。例えば、図４Ａ、図４Ｂでは、対向車が自動車Ｂ３として検出されているが、自動車は動物体である可能性が高いため、図５では、自動車Ｂ３を過去特徴データ３としては保存していない。
【００２４】
以上で説明した図５では、特徴検出部１１が、物体認識手法によって検出された物体を特徴として保存する場合の例を示したが、特徴検出部１１の動作はこれに限定されない。例えば、特徴検出部１１はセンサ５から取得した三次元位置をすべて三次元点群として過去特徴データ３に保存しても良い。また、図５では、一つの物体に対して一つの三次元位置を保存しているが、例えば、一つの物体に対して、その物体上に計測されたすべての三次元位置を保存しても良い。また、特徴検出部１１は、三次元位置と物体種類に加えて、テクスチャ情報など、後述する特徴マッチング部１２で使用するための情報を保存しても良い。
（特徴マッチング部１２の動作）
次に、図６、図７を用いて、特徴マッチング部１２における処理の内容について説明する。特徴マッチング部１２は、特徴検出部１１によって検出された特徴と、自己生成地図４に保存されている特徴を対応付ける。
【００２５】
図６は、自己生成地図４の一例を示す図である。ここに示すように、自己生成地図４には、「高精度地図の座標系における三次元位置」、「物体種類」、「計測日時」の各情報が保存されている。この自己生成地図４は、自己地図生成部１５が作成したものであるが、この生成方法は後述する。
【００２６】
特徴マッチング部１２は、例えば、特徴の種類毎に、特徴検出部１１によって検出された特徴のセンサ５からの相対位置を、一時刻前に自己位置推定部１３によって推定された自車Ｖ０の高精度地図２上での位置を用いて高精度地図２上での位置に変換し、自己生成地図４に記載されている特徴の中から位置が最も近いものを対応する特徴とする方法を用いることができる。また、過去特徴データ３に、テクスチャ情報など、対応付けのための情報が保存されている場合には、それを用いて対応付けを実施しても良い。
【００２７】
また、特徴マッチング部１２は、予め設定された物体種類に応じた使用期限に基づいて、対応付けに用いる特徴を選択しても良い。図７は、物体種類に応じた使用期限の一例を示す図である。ここでは、建物や電柱といった時間変化が少ないと考えられる物体に対する使用期限は長く、樹木のように時間変化が大きいと考えられる物体に対する使用期限は短く設定している。これにより、特徴マッチング部１２は、自己生成地図４に保存されている各物体の計測日時と現在の日時の差が、使用期限以内の物体のみを対応付けに用いる。
（自己位置推定部１３の動作）
次に、自己位置推定部１３における処理の内容について説明する。自己位置推定部１３は、センサ５の計測結果と、特徴マッチング部１２による特徴のマッチング結果から、自車位置姿勢ｘを推定する。なお、自己生成地図４が存在しない区間においては、特徴のマッチング結果も存在しないため、このような区間においては、自己位置推定部１３は、センサ５の計測結果のみに基づいて自車位置姿勢ｘを推定する。
【００２８】
センサ５の計測結果を用いた自車位置姿勢ｘの推定には、公知の様々な手法を用いることができる。例えば、センサ５の計測結果から、高精度地図２に含まれる白線２ａや停止線２ｂ、信号機２ｃといったランドマークを検出し、高精度地図２上のランドマークと対応付けることで、高精度地図２上での自車位置姿勢ｘを推定することができる。例えば、ランドマークの検出には、センサ５として単眼カメラやステレオカメラを用いる場合、画像からランドマークを検出する特開２００９−１３９３０６号公報に記載の手法を用いることができる。また、ランドマークの対応付けには、ランドマークの種類毎に、検出されたランドマークのセンサからの位置を、一時刻前に自己位置推定部１３で推定された自車Ｖ０の高精度地図２上での位置を用いて高精度地図２上での位置に変換し、高精度地図２上に記載されているランドマークの中から位置が最も近いものを対応するランドマークとする方法を用いることができる。
【００２９】
センサ５の計測結果を用いた自車位置姿勢ｘの推定に上述のランドマークの検出・対応付けに基づく手法を用いる場合には、自己位置推定部１３は以下の式１により現在の自車位置姿勢ｘを推定する
【００３０】
【数１】
2020148694.tif 000003
【００３１】
ここで、Ｌは対応付けられたランドマークの集合、ｌｉは高精度地図２上のランドマークの位置、l’i(x)は自車位置姿勢ｘによって高精度地図２上の位置へ変換した、検出されたランドマークの位置、Ｆは特徴マッチング部１２により対応付けられた特徴の集合、ｆｉは自己生成地図４上の特徴の位置、f’i(x)は自車位置姿勢ｘによって自己生成地図４上の位置へ変換した、特徴検出部１１によって検出された特徴の位置である。また、ωｌｉ、ωｆｉは重み、d(a,a’)はａとａ’の間の距離を表す。ここで、ａおよびａ’が三次元空間中の点として表される場合には、d(a,a’)は２点間の距離となる。また、ａおよびａ’が三次元空間中の線として表される場合には、例えば、一方の線上に一定間隔で配置したサンプリング点からもう一方の線におろした垂線の長さの平均を距離とする。
【００３２】
ここで、式１の最適化において、公知の誤対応除去手法を用いて、ランドマークの対応付け、特徴マッチング部１２における特徴の対応付けに含まれる誤対応を除去しても良い。例えば、ランダムサンプリングに基づいて誤対応を除去する、M.A. Fischler and R.C. Bolles, Random Sample Consensus: A Paradigm for Model Fitting with Applications to Image Analysis and Automated Cartography, Communications of the ACM, vol.24, no.6, pp.381-395, 1981.を用いることができる。
【００３３】
また、センサ５としてＧＮＳＳや道路に設置されたビーコンなど、自車位置姿勢ｘを計測可能なセンサを用いても良い。この場合には、自己位置推定部１３は以下の式２により現在の自車位置姿勢ｘを推定する。
【００３４】
【数２】
2020148694.tif 000004
【００３５】
ここで、ｘｓはＧＮＳＳやビーコンによって計測された高精度地図２上での自車位置姿勢、ωｘは重みを表す。
（低精度区間検出部１４の動作）
次に、図８を用いて、低精度区間検出部１４における処理の内容について説明する。低精度区間検出部１４は、自己位置推定部１３が推定した自車位置姿勢ｘに基づいて、自車位置姿勢ｘの推定精度が低い区間を検出する。
【００３６】
図８は、自己位置推定部１３が推定した高精度地図２上の自車位置Ｐの一例を示す図である。この例では、図２に示した環境において、図３に示した高精度地図２とのランドマークの対応付けに基づいて自車位置Ｐを推定した結果、時刻ｔ１の自車位置Ｐ１と、直後の時刻ｔ２の自車位置Ｐ２の間の距離Δが異常に大きく、推定した自車位置Ｐに不連続が生じている状況を示している。この不連続が生じた理由は、停止線２ｂの検出に失敗した結果、時刻ｔ１以前は自車位置Ｐの誤差を補正できなかったのに対し、時刻ｔ２以後は、右折後に検出できた白線２ａとの対応付けにより自車位置Ｐを補正でき、その推定精度が高まったためである。
【００３７】
このように、低精度区間検出部１４は、時刻ｔ１、ｔ２の自車位置Ｐ１、Ｐ２の間の距離Δが予め設定された閾値以上の時に、時刻ｔ１以前の区間を低精度区間として検出することができる。
（自己地図生成部１５の動作）
次に、図９を用いて、自己地図生成部１５における処理の内容について説明する。自己地図生成部１５は、過去特徴データ３と自己位置推定部１３が推定した自車位置姿勢ｘから、低精度区間検出部１４が検出した推定精度が低い区間における自己生成地図４を生成する。なお、自己地図生成部１５は、自己生成地図４をリアルタイムに生成する必要はなく、計算機の処理負荷が少ないタイミングで地図生成処理を実施しても良い。また、本実施例においては、自己地図生成部１５での自己生成地図４の生成とは、自己生成地図４を新規に生成する処理だけではなく、既存の自己生成地図４および高精度地図２の内容の修正処理を含む概念である。
【００３８】
自己地図生成部１５の処理は、過去の自車位置姿勢ｘ’の推定処理と、特徴データの地図への配置処理と、からなる。
【００３９】
まず、過去の自車位置姿勢ｘ’の推定処理では、自己地図生成部１５は、過去特徴データ３と自己位置推定部１３が推定した自車位置姿勢ｘから、過去特徴データ３を計測したときの自車位置姿勢ｘ’を推定する。図９は、自己地図生成部１５が推定した過去の自車位置姿勢ｘ’から特定した過去の自車位置Ｐ’の一例を示す図である。過去の自車位置姿勢ｘ’の推定には種々の方法を利用できるが、例えば、以下の式３により時刻ｔ１以前の任意の時刻Ｔの自車位置姿勢ｘ’を推定しても良い。
【００４０】
【数３】
2020148694.tif 000005
【００４１】
ここで、ｘ’Ｔは、自己地図生成部１５が推定する時刻Ｔにおける自車位置姿勢、ｘＴ、ｘｔ１、ｘｔ２は、自己位置推定部１３が推定した時刻Ｔ、ｔ１、ｔ２の自車位置姿勢である。
【００４２】
また、過去の自車位置姿勢ｘ’の推定処理は、過去特徴データ３から公知の手法により、時刻ｔ２の自車位置姿勢ｘに対する時刻ｔ１以前の時刻の相対的な自車位置姿勢ｘ’を推定し、過去の自車位置姿勢ｘ’の推定に用いても良い。例えば、画像から画像を撮影したときのカメラの相対位置姿勢を推定するStructure-from-Motion法を用いることができる。過去の自車位置姿勢ｘ’は、推定された相対自車位置姿勢から、以下の式４により推定される。
【００４３】
【数４】
2020148694.tif 000006
【００４４】
ここで、ｙｔ２，Ｔは、過去特徴データ３から推定した時刻ｔ２の自車位置姿勢ｘに対する任意の時刻Ｔの相対自車位置姿勢を表す。これにより、自己位置推定部１３で用いた自車位置姿勢推定手法よりも、計算時間は必要なものの高精度に相対的な自車位置姿勢を推定できる手法を用いることで、より高精度に過去の自車位置姿勢ｘ’を推定することができる。
【００４５】
次に、特徴データの地図への配置処理では、自己地図生成部１５は、推定された過去の自車位置姿勢ｘ’と過去特徴データ３から、特徴データを高精度地図２と同じ座標系へ配置し、自己生成地図４を生成または更新する。図６は、自己生成地図４の一例を示す図である。このように、過去特徴データ３に保存されているセンサ５に対する三次元位置は、推定された過去の自車位置姿勢ｘ’に基づいて高精度地図２上の三次元位置に変換され、物体種類と合わせて保存されている。ここで、図５で例示したように、過去特徴データ３では、同じ物体が複数の時刻で計測されているため、同じ物体種類、かつ、高精度地図２上の位置が近いデータは、例えば、複数の三次元位置の平均を保存することで、一つの物体としてまとめても良い。また、自己生成地図４には各物体を計測した日時も保存する。
（効果）
上述した実施例１の自己位置推定装置１によれば、次の効果が得られる。
【００４６】
（１）  自己位置推定装置１は、特徴検出部１１と、特徴マッチング部１２と、自己位置推定部１３と、低精度区間検出部１４と、自己地図生成部１５と、を備える。特徴検出部１１は、自車Ｖ０の周囲の環境を計測するセンサ５の計測結果から特徴的な情報を検出し、過去特徴データ３として保存する。特徴マッチング部１２は、特徴検出部１１によって検出された特徴と、自己生成地図４に保存されている特徴を対応付ける。自己位置推定部１３はセンサ５の計測結果と、特徴マッチング部１２による特徴のマッチング結果から、自車位置姿勢を推定する。低精度区間検出部１４は自己位置推定部１３が推定した自車位置姿勢から、自車位置姿勢の推定精度が低い区間を検出する。自己地図生成部１５は、過去特徴データ３と自己位置推定部１３が推定した自車位置姿勢から、低精度区間検出部１４が検出した自車位置姿勢の推定精度が低い区間の自己生成地図４を生成する（図１）。そのため、自己生成地図４を用いることで、運転手により運転される先導車両や、高価な高精度ＧＮＳＳ受信器を用いることなく、車線中心線や停止線、交通ルールといった情報を含んだ高精度地図上での自車位置姿勢を高精度に推定することができる。
【００４７】
（２）  低精度区間検出部１４は自己位置推定部１３が推定した自車位置姿勢から、高精度地図２上での自車位置の時間変化が大きいときに、時間変化が大きい点以前を自車位置姿勢の推定精度が低い区間として検出する（図８）。そのため、簡易な処理で自車位置姿勢の推定精度が低かった区間を検出することができる。
【００４８】
（３）  自己地図生成部１５は、低精度区間検出部１４が検出した自車位置姿勢の推定低精度が低かった区間のみ、自己生成地図４を生成する（図９）。そのため、処理負荷および記憶領域の使用量を削減することができる。
【００４９】
（４）  自己地図生成部１５は、処理負荷の少ないタイミングに動作し、自己生成地図４を生成する。そのため、リアルタイム処理を実行する場合よりも多くのデータを扱うことで過去の自車位置姿勢を高精度に推定でき、自己生成地図４の精度が高くなることで、高精度に自車位置姿勢を推定することができる。
【００５０】
（５）  特徴検出部１１は、高精度地図２に含まれない物体を検出する（図４Ａ、図４Ｂ、図５）。自己地図生成部１５は、特徴検出部１１が検出した物体を、推定した過去の自車位置Ｐ’に基づいて、自己生成地図４として保存する。特徴マッチング部１２は、特徴検出部１１が検出した特徴と、自己生成地図４に含まれる特徴を対応付ける。自己位置推定部１３はセンサ５の計測結果と、特徴マッチング部１２による特徴のマッチング結果から、自車位置姿勢を推定する。そのため、高精度地図２には含まれない物体の情報を用いることで、高精度地図とのマッチングのみに基づく自車位置推定手法よりも高精度に自車位置姿勢を推定することができる。
【００５１】
（６）  特徴マッチング部１２は、特徴検出部１１が検出した物体の種類と、自己生成地図４が作成された日時に基づき、物体の種類毎に対応付けに用いるか否かを決定する（図７）。そのため、樹木などの時間変化が大きい物体であっても自己生成地図４が作成されてからの時間経過が小さい場合には自車位置姿勢の推定に利用することで、自車位置姿勢の推定に利用できる情報が多くなり、より高精度に自車位置姿勢を推定できる。
【実施例２】
【００５２】
次に、図１０、図１１を参照して、本発明の実施例２に係る自動運転システムを説明する。なお、以下の説明では、実施例１と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、実施例１と同じである。本実施例では、自己位置推定装置１を用いた自動運転システム７を対象とする。
（ブロック構成）
図１０は、自車Ｖ０に搭載された、本実施例の自動運転システム７のブロック図である。ここに示すように、自動運転システム７は、実施例１で説明した自己位置推定装置１と、経路計画部７１と、表示部７２と、車両制御部７３と、を備える。なお、自己位置推定装置１と経路計画部７１と車両制御部７３は、車両に搭載されたＥＣＵ（Electronic Control Unit）と呼ばれる一つの計算機で実現されるものであっても良い。
【００５３】
実施例１でも説明したように、自己位置推定装置１は、高価な高精度ＧＮＳＳ受信器を用いることなく、高精度地図２上での自車位置姿勢ｘを推定するものである。一方、経路計画部７１は、自己位置推定装置１の出力と、高精度地図２と、ユーザから入力された目的位置Ｇと、から現在位置から目的位置Ｇまでの経路Ｒを計画する。表示部７２は、経路計画部７１が計画した経路Ｒをユーザに表示する。センサ５は自車Ｖ０の周囲や内部の状態を計測し、自己位置推定装置１と車両制御部７３に出力する。車両制御部７３は、自己位置推定装置１が推定した自車位置姿勢と、経路計画部７１が計画した経路Ｒと、センサ５の計測結果から自車Ｖ０の速度や操舵量を決定し、自車Ｖ０のアクチュエータに出力する。これらによって、自車Ｖ０の自動運転が実現される。
（経路計画部の動作）
次に、図１１を用いて、経路計画部７１における処理の内容について説明する。経路計画部７１は、自己位置推定装置１の出力と、高精度地図２と、ユーザから入力された目的位置Ｇと、から現在位置から目的位置Ｇまでの経路Ｒを計画する。
【００５４】
図１１は、経路計画部７１の動作の一例を示す図である。経路計画部７１では、広範囲の情報を参照する必要があるため、高精度地図２をノードＮとエッジＥで簡易表現している。ノードＮは、交差点などの道路の分岐を表している。エッジＥは、ノードＮ同士を接続する道路を表しており、高精度地図２に含まれる情報に基づいた通過コストＣ２（図１１では四角枠内の数字）に加え、自己位置推定装置１の出力に基づいた通過コストＣ１（図１１では三角枠内の数字）が設定されている。また、現在位置Ｐが自己位置推定装置１によって推定されており、目的位置Ｇがユーザにより入力されている。
【００５５】
例えば、自己位置推定装置１の出力に基づいた通過コストＣ１は、低精度区間検出部１４が検出した低精度区間に対して高い通過コストＣ１を設定しても良い。具体的には、低精度区間の検出に用いた時刻ｔ２と時刻ｔ１の間の自車位置Ｐの差（図８に例示した距離Δ）が大きいほど、大きな通過コストＣ１を設定する。また、例えば、自己位置推定装置１の出力に基づいた通過コストＣ１は、過去走行時の自己位置推定部１３の結果によって決定しても良い。具体的には、上述した式１もしくは式２の残差が大きい場合には、自車位置姿勢ｘの精度が低いと判断し、通過コストＣ１を大きくする。また、式１もしくは式２の残差が小さい場合には、自車位置姿勢ｘの精度が高いと判断し、通過コストＣ１を小さくする。また、過去に走行していないエッジＥについては通過コストＣ１を設定しない。
【００５６】
経路計画部７１は、高精度地図２の情報と、現在位置Ｓと、目的位置Ｇから、ダイクストラ法などの、公知の経路計画法により、合計通過コストが最小となる経路Ｒを計画する。ここで、従来の経路計画手法では、高精度地図２に含まれる情報に基づいた通過コストＣ２のみを考慮するため、図１１の例では、合計通過コストがより小さくなる、ノードＮ１、Ｎ３、Ｎ４を通る経路Ｒ２が選択される。一方、本実施例の経路計画部７１では、高精度地図２に含まれる情報に基づいた通過コストＣ２に加え、自己位置推定装置１の出力に基づいた通過コストＣ１を考慮するため、合計通過コストがより小さくなる、ノードＮ１、Ｎ２、Ｎ４を通る経路Ｒ１が選択される。
（表示部の動作）
表示部７２は経路計画部７１が計画した経路Ｒをユーザに表示する。表示部７２は通常のカーナビゲーションシステムと同様に、経路計画部７１が計画した経路Ｒを、画面などを通してユーザに表示する。ここで、経路計画部７１が算出した経路Ｒが、高精度地図２に含まれる情報に基づいた通過コストＣ２のみから算出された経路Ｒ２と異なる場合には、色や文字、その他の提示手段を用いて、ユーザに自己位置推定装置１の出力に基づいた通過コストＣ１を考慮することにより経路Ｒ１が計画されたことを表示する。
（車両制御部７３の動作）
車両制御部７３は、自己位置推定装置１が推定した自車位置姿勢ｘと、経路計画部７１が計画した経路Ｒと、センサ５の計測結果から自車Ｖ０の速度や操舵量を決定し、速度や操舵量を制御するためのアクチュエータに出力する。
【００５７】
ここで、公知の制御手法により、経路Ｒと、センサ５の計測結果から自車Ｖ０の速度や操舵量を決定することができる。車両制御部７３では、公知の手法に加えて、自己位置推定装置１の出力に基づいて速度や操舵量を決定する。具体的には、低精度区間検出部１４が検出した低精度区間を走行する場合には、通常の走行時よりも速度や操舵量を小さくする。また、自己生成地図４が存在しない区間を走行する場合には、自車位置姿勢の精度が低下するおそれがあるため、通常の走行時よりも速度や操舵量を小さくする。
（効果）
上述した実施例２によれば、次の効果が得られる。
（１）  経路計画部７１は高精度地図２に含まれる情報に基づいた通過コストＣ２と、自己位置推定装置１の出力に基づいた通過コストＣ１の両方を考慮して経路を計画する（図１０）。通過コストＣ１は、低精度区間検出部１４によって検出された低精度区間、もしくは、自己位置推定部１３によって推定された自車位置姿勢の精度が低い区間に対して大きな値が設定される。そのため、自己位置推定装置１による自車位置姿勢ｘの推定精度が高い経路Ｒを選択することで、より滑らかな自動運転を実現することができる。
（２）  表示部７２は経路計画部７１が算出した経路Ｒが、高精度地図２に含まれる情報に基づいた通過コストＣ２のみから算出された経路Ｒ２と異なる場合には、色や文字、その他の提示手段を用いて、ユーザに自己位置推定装置１の出力に基づいた通過コストＣ１を考慮することにより経路Ｒが計画されたことを表示する。そのため、通常のカーナビゲーションシステムと違う経路を通った場合に、ユーザに理由を提示することで、ユーザの不安を解消することができる。
（３）  車両制御部７３は、自己位置推定装置１の出力に基づいて速度や操舵量を決定し、低精度区間検出部１４が検出した低精度区間、もしくは、自己生成地図４が存在しない区間を走行する場合には、通常の走行時よりも速度や操舵量を小さくする。そのため、自車位置姿勢推定の精度が低下した場合にも、速度や操舵量が小さいため、滑らかな自動運転を実現することができる。また、速度や操舵量が小さいため、自己地図生成部１５における過去特徴データ３からの相対位置姿勢の推定がより高精度になり、高精度な自己生成地図４を作成することができる。
【実施例３】
【００５８】
次に、図１２を参照して、本発明の実施例３に係る、自己生成地図共有装置と、自己生成地図共有システムを説明する。なお、以下の説明では、上述した実施例と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、上述した実施例と同じである。本実施例では、複数の車両の各々に、自己位置推定装置１に自己生成地図４を送受信する機能を加えた通信機能付き自己位置推定装置８を搭載するとともに、各車両に搭載した通信機能付き自己位置推定装置８から送信された自己生成地図４を統合し、共有自己生成地図４ａとして管理する自己生成地図共有装置９を備えた自己生成地図共有システムを対象とする。
（ブロック構成）
図１２は、本実施例の自己生成地図共有システムのブロック図である。ここに示すように、自己生成地図共有システムは、複数の通信機能付き自己位置推定装置８と、自己生成地図共有装置９を、ネットワーク８５を介して接続したシステムである。
【００５９】
通信機能付き自己位置推定装置８は、実施例１で説明した自己位置推定装置１と、送受信部８１を備えた装置であり、車両毎に搭載されている。
【００６０】
また、自己生成地図共有装置９は、送受信部９１と、共有自己生成地図管理部９２と、高精度地図メンテナンス情報生成部９３を備え、さらに、後述する共有自己生成地図４ａを保持している。この自己生成地図共有装置９は、例えば、サーバ内に設置されている。
【００６１】
このような構成の自己生成地図共有システムにおいて、通信機能付き自己位置推定装置８は、自己位置推定装置１が生成した自己生成地図４を、ネットワーク８５を介して、自己生成地図共有装置９に送信する。また、通信機能付き自己位置推定装置８は、ネットワーク８５を介して、自己生成地図共有装置９から受信した共有自己生成地図４ａを、自己生成地図４として自己位置推定装置１に保存する。
【００６２】
一方、自己生成地図共有装置９の送受信部９１は、ネットワーク８５を介して、通信機能付き自己位置推定装置８から受信した自己生成地図４を、共有自己生成地図管理部９２と、高精度地図メンテナンス情報生成部９３に出力する。また、共有自己生成地図４ａを、ネットワーク８５を介して、通信機能付き自己位置推定装置８に送信する。
【００６３】
共有自己生成地図管理部９２は複数の通信機能付き自己位置推定装置８から受信した自己生成地図４を統合し、共有自己生成地図４ａを生成する。処理の詳細は後述する。
【００６４】
高精度地図メンテナンス情報生成部９３は、ネットワーク８５を介して受信した複数の自己生成地図４から、高精度地図２のメンテナンスに用いる情報を生成する。処理の詳細は後述する。
（共有自己生成地図管理部９２の動作）
共有自己生成地図管理部９２は、受信した複数の自己生成地図４を統合し、共有自己生成地図４ａを生成する。具体的には、共有自己生成地図管理部９２は、複数の自己生成地図４に、距離が閾値以下で同じ種類の物体が存在した場合には、それらの三次元位置の平均を三次元位置とした１つの物体として共有自己生成地図４ａに保存する。また、ある領域に対応する、複数の自己生成地図４に含まれる物体の内、計測日時が最も新しい自己生成地図４に含まれる情報のみを共有自己生成地図４ａに保存しても良い。
（高精度地図メンテナンス情報生成部の動作）
高精度地図メンテナンス情報生成部９３は、受信した複数の自己生成地図４から、高精度地図２のメンテナンスに用いる情報を生成する。具体的には、ある領域に対応する、複数の自己生成地図４に物体が含まれる場合、複数の車両において自己位置推定に不連続が生じているため、高精度地図２に情報が不足している、もしくは高精度地図２に含まれている情報に変化が生じていると判断し、その領域の再計測などメンテナンスが必要であると判断する。
（効果）
上述した実施例３によれば、次の効果が得られる。
（１）  通信機能付き自己位置推定装置８は送受信部８１を備え、自己生成地図共有装置９は送受信部９１と共有自己生成地図管理部９２を備える。共有自己生成地図管理部９２は受信した複数の自己生成地図４を統合し、共有自己生成地図４ａを生成する。
そのため、共有自己生成地図４ａを用いることで、通信機能付き自己位置推定装置８は高精度に自車位置姿勢を推定することができる。また、共有自己生成地図４ａを受信することで、自車Ｖ０が過去に走行したことがない場所においても、自己生成地図４を参照することができ、高精度に自車位置姿勢を推定することができる。
（２）  共有自己生成地図管理部９２は、複数の自己生成地図４に、距離が閾値以下で同じ種類の物体が存在した場合には、それらの三次元位置の平均を三次元位置とする１つの物体として共有自己生成地図４ａに保存する。そのため、自己生成地図４の精度が向上することで、高精度に自車位置姿勢を推定することができる。
（３）  共有自己生成地図管理部９２は、高精度地図２上のある領域に対して、複数の自己生成地図４に含まれる物体の内、計測日時が最も新しい自己生成地図４に含まれる物体を共有自己生成地図４ａに保存する。そのため、最新の自己生成地図４を用いることで、環境に変化があった場合にも高精度に自車位置姿勢を推定することができる。
（４）  高精度地図メンテナンス情報生成部９３は、複数の通信機能付き自己位置推定装置８から受信した自己生成地図４から、高精度地図２に情報が不足している、もしくは高精度地図２に含まれている情報に変化が生じている領域を検出する。そのため、効率的に高精度地図２のメンテナンスを実施することができる。
（実施例３の変形例）
上述した自己生成地図共有システムでは、ネットワーク８５を介して自己生成地図４を送受信する。しかし、通信機能付き自己位置推定装置８と自己生成地図共有装置９の間で送受信されるデータはこれに限定されない。
【００６５】
例えば、通信機能付き自己位置推定装置８は、低精度区間検出部１４が検出した低精度区間を送信し、自己生成地図共有装置９はそれを受信しても良い。この場合、高精度地図メンテナンス情報生成部９３は、高精度地図２上のある領域に対して、複数の通信機能付き自己位置推定装置８から、該当区間が低精度区間であるという情報を受信した場合に、高精度地図２に情報が不足している、もしくは高精度地図２に含まれている情報に変化が生じていると判断し、その領域の再計測などメンテナンスが必要であると判断する。
【００６６】
この変形例によれば、次の作用効果が得られる。すなわち、通信機能付き自己位置推定装置８および自己生成地図共有装置９は、低精度区間検出部１４によって検出された低精度区間のみを送受信するため、低い通信量で、効率的に高精度地図２のメンテナンスを実施することができる。
【００６７】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
【符号の説明】
【００６８】
１…自己位置推定装置、
１１…特徴検出部、
１２…特徴マッチング部、
１３…自己位置推定部、
１４…低精度区間検出部、
１５…自己地図生成部、
２…高精度地図、
３…過去特徴データ、
４…自己生成地図、
５…センサ、
４ａ…共有自己生成地図、
７…自動運転システム、
７１…経路計画部、
７２…表示部、
７３…車両制御部、
８…通信機能付き自己位置推定装置、
８１…送受信部、
９…自己生成地図共有装置、
９１…送受信部、
９２…共有自己生成地図管理部、
９３…高精度地図メンテナンス情報生成部
【図１】
2020148694.tif 000007
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
2020148694.tif 000010
【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
2020148694.tif 000013
【図７】
2020148694.tif 000014
【図８】
2020148694.tif 000015
【図９】
2020148694.tif 000016
【図１０】
2020148694.tif 000017
【図１１】
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【図１２】
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