(57)【要約】【課題】非同期の複数の情報に基づいて自車両の位置を精度良く推定する。【解決手段】車両位置推定装置１０は、自車両の外界を撮像して画像データを出力する外界カメラ１２と、自車両の現在位置の情報（位置情報）を検出する現在位置検出部２１と、現在位置検出部２１によって検出された位置情報を外界カメラ１２から出力される画像データに基づいて補正する位置情報補正部２５と、画像データに画像処理を行ない、自車両の位置（車両位置）の情報を取得する車両位置検出部２４と、現在位置検出部２１から逐次出力される位置情報を記憶する位置情報記憶部２２と、を備える。位置情報補正部２５は、位置情報記憶部２２に記憶された複数の位置情報に基づき、画像データの撮像タイミングに対応する位置情報と最新の位置情報との移動変位を演算し、移動変位と車両位置検出部２４によって検出された車両位置の情報とに基づき、最新の位置情報を補正する。【選択図】図１
2014115247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の外界を撮像して画像情報を出力する撮像装置と、
前記車両の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得手段と、
前記位置情報取得手段によって取得された前記位置情報を前記撮像装置によって撮像された前記画像情報に基づいて補正する位置情報補正手段と、
を備え、
前記画像情報に画像処理を行ない、前記車両の位置の情報を取得する画像位置情報取得手段を備え、
前記位置情報取得手段は、逐次取得した前記位置情報を記憶する位置情報記憶手段を備え、
前記位置情報補正手段は、前記位置情報記憶手段に記憶された複数の前記位置情報に基づき、前記画像情報の撮像タイミングに対応する前記位置情報と最新の前記位置情報との移動変位を演算し、該移動変位と前記画像位置情報取得手段によって取得された前記位置の情報とに基づき、最新の前記位置情報を補正する、
ことを特徴とする車両位置推定装置。
【請求項２】
前記車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサと、
前記車両の車輪回転速を検出する車輪速センサと、
を備え、
前記位置情報取得手段は、前記ヨーレートセンサおよび前記車輪速センサの検出結果に基づいて前記位置情報を取得する、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両位置推定装置。
【請求項３】
前記位置情報記憶手段は、前記位置情報を、該位置情報の取得時刻とともに記憶する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両位置推定装置。
【請求項４】
前記位置情報記憶手段は、前記位置情報を前記取得時刻に応じた時系列順に記憶する、
ことを特徴とする請求項３に記載の車両位置推定装置。
【請求項５】
前記位置情報補正手段は、前記画像情報の撮像タイミングに対応する前記位置情報として、前記撮像装置の撮像タイミングに最も近い前記取得時刻を有する前記位置情報を、前記位置情報記憶手段から取得し、
前記位置情報補正手段は、前記画像位置情報取得手段によって取得された前記位置の情報と前記移動変位とを加算することによって、最新の前記位置情報を補正する、
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の車両位置推定装置。
【請求項６】
前記位置情報補正手段は、前記位置情報記憶手段に記憶された複数の前記位置情報を、前記取得時刻が新しい前記位置情報から前記取得時刻が古い前記位置情報に向かい順次検索することによって、前記撮像装置の撮像タイミングに最も近い前記取得時刻を有する前記位置情報を、前記位置情報記憶手段から取得する、
ことを特徴とする請求項５に記載の車両位置推定装置。
【請求項７】
前記位置情報記憶手段は、所定数の前記位置情報を記憶可能であって、前記所定数の前記位置情報を記憶している場合に、新たな前記位置情報が前記位置情報取得手段によって取得された場合には、最も古い前記位置情報を削除して、新たな前記位置情報を記憶する、
ことを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１つに記載の車両位置推定装置。
【請求項８】
異なる周期で情報を出力する複数のセンサと、
前記複数のセンサから出力された前記情報を統合して統合情報を生成する統合手段と、
を備え、
前記複数のセンサから逐次出力された前記情報を、該情報が前記センサによって取得された時刻とともに記憶する情報記憶手段と、
前記統合情報を要求する要求手段と、
を備え、
前記統合手段は、前記要求手段によって前記統合情報が要求された場合に、前記情報記憶手段に記憶された複数の前記情報に基づき、前記時刻が所定範囲内の前記情報を統合して前記統合情報を生成する、
ことを特徴とするセンサ情報統合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両位置推定装置およびセンサ情報統合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車載カメラによって道路標示を撮影し、予め道路標示上に設定された測定点の位置の情報および測定点と車両との位置関係の情報に基づき、各種センサの出力に基づいて演算された車両の位置の情報を補正する位置認識装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４７３１３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術に係る位置認識装置によれば、車載カメラの撮影によって得られた測定点の位置の情報と、各種センサの出力に基づいて演算された車両の位置の情報とは、非同期であっても、最新の情報同士が同一タイミングの情報として処理される。
しかしながら、非同期であれば、最新の情報同士であっても、各情報の出力までに要する処理時間の相違などに起因して、実際には異なるタイミングの情報となり、処理精度が低下する虞がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、非同期の複数のセンサから出力される情報を適正に統合することが可能なセンサ情報統合装置、および非同期の複数の情報に基づいて車両の位置を精度良く推定することが可能な車両位置推定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１の発明に係る車両位置推定装置は、車両の外界を撮像して撮像画像を出力する撮像装置（例えば、実施の形態での外界カメラ１２）と、前記車両の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得手段（例えば、実施の形態での現在位置検出部２１）と、前記位置情報取得手段によって取得された前記位置情報を前記撮像装置によって撮像された前記画像情報に基づいて補正する位置情報補正手段（例えば、実施の形態での位置情報補正部２５）と、を備え、前記画像情報に画像処理を行ない、前記車両の位置の情報を取得する画像位置情報取得手段（例えば、実施の形態での車両位置検出部２４）を備え、前記位置情報取得手段は、逐次取得した前記位置情報を記憶する位置情報記憶手段（例えば、実施の形態での位置情報記憶部２２）を備え、前記位置情報補正手段は、前記位置情報記憶手段に記憶された複数の前記位置情報に基づき、前記画像情報の撮像タイミングに対応する前記位置情報と最新の前記位置情報との移動変位を演算し、該移動変位と前記画像位置情報取得手段によって取得された前記位置の情報とに基づき、最新の前記位置情報を補正する。
【０００７】
さらに、本発明の第２の発明に係る車両位置推定装置は、前記車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ（例えば、実施の形態での車両状態センサ１１）と、前記車両の車輪回転速を検出する車輪速センサ（例えば、実施の形態での車両状態センサ１１が兼ねる）と、を備え、前記位置情報取得手段は、前記ヨーレートセンサおよび前記車輪速センサの検出結果に基づいて前記位置情報を取得する。
【０００８】
さらに、本発明の第３の発明に係る車両位置推定装置では、前記位置情報記憶手段は、前記位置情報を、該位置情報の取得時刻とともに記憶する。
【０００９】
さらに、本発明の第４の発明に係る車両位置推定装置では、前記位置情報記憶手段は、前記位置情報を前記取得時刻に応じた時系列順に記憶する。
【００１０】
さらに、本発明の第５の発明に係る車両位置推定装置では、前記位置情報補正手段は、前記画像情報の撮像タイミングに対応する前記位置情報として、前記撮像装置の撮像タイミングに最も近い前記取得時刻を有する前記位置情報を、前記位置情報記憶手段から取得し、前記位置情報補正手段は、前記画像位置情報取得手段によって取得された前記位置の情報と前記移動変位とを加算することによって、最新の前記位置情報を補正する。
【００１１】
さらに、本発明の第６の発明に係る車両位置推定装置では、前記位置情報補正手段は、前記位置情報記憶手段に記憶された複数の前記位置情報を、前記取得時刻が新しい前記位置情報から前記取得時刻が古い前記位置情報に向かい順次検索することによって、前記撮像装置の撮像タイミングに最も近い前記取得時刻を有する前記位置情報を、前記位置情報記憶手段から取得する。
【００１２】
さらに、本発明の第７の発明に係る車両位置推定装置では、前記位置情報記憶手段は、所定数の前記位置情報を記憶可能であって、前記所定数の前記位置情報を記憶している場合に、新たな前記位置情報が前記位置情報取得手段によって取得された場合には、最も古い前記位置情報を削除して、新たな前記位置情報を記憶する。
【００１３】
また、本発明の第８の発明に係るセンサ情報統合装置は、異なる周期で情報を出力する複数のセンサ（例えば、実施の形態での車両状態センサ１１）と、前記複数のセンサから出力された前記情報を統合して統合情報を生成する統合手段（例えば、実施の形態での位置情報補正部２５）と、を備え、前記複数のセンサから逐次出力された前記情報を、該情報が前記センサによって取得された時刻とともに記憶する情報記憶手段（例えば、実施の形態での位置情報記憶部２２）と、前記統合情報を要求する要求手段（例えば、実施の形態での処理装置１３）と、を備え、前記統合手段は、前記要求手段によって前記統合情報が要求された場合に、前記情報記憶手段に記憶された複数の前記情報に基づき、前記時刻が所定範囲内の前記情報を統合して前記統合情報を生成する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第１から第３の何れかの発明に係る車両位置推定装置によれば、画像情報と位置情報とが非同期であっても、画像情報と位置情報との間のタイミングの差異に起因する誤差を最小にすることができ、最新の位置情報を精度良く補正することができる。
【００１５】
本発明の第４の発明に係る車両位置推定装置によれば、画像情報の撮像タイミングに対応する位置情報を容易に位置情報記憶手段から取得することができる。
【００１６】
本発明の第５の発明に係る車両位置推定装置によれば、画像情報と位置情報との間のタイミングの差異に起因する誤差を最小にすることができ、最新の位置情報を精度良く補正することができる。
【００１７】
本発明の第６の発明に係る車両位置推定装置によれば、撮像装置の撮像タイミングに最も近い取得時刻を有する位置情報を、位置情報記憶手段から迅速に取得することができる。
【００１８】
本発明の第７の発明に係る車両位置推定装置によれば、位置情報記憶手段に必要とされる記憶容量が過大となることを抑制することができる。
【００１９】
本発明の第８の発明に係るセンサ情報統合装置によれば、非同期の複数のセンサから出力される情報を適正に統合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両位置推定装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る車両位置推定装置の位置情報記憶部に記憶された複数の位置情報と、車両位置検出部によって検出された車両位置に応じて補正された最新の位置情報との例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る車両位置推定装置の位置情報記憶部に記憶された複数の位置情報と、車両位置検出部によって検出された車両位置に応じて補正された最新の位置情報との例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る車両位置推定装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態に係る車両位置推定装置について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による車両位置推定装置１０は、図１に示すように、車両状態センサ１１と、外界カメラ１２と、処理装置１３と、を備えて構成されている。
【００２２】
車両状態センサ１１は、自車両の各種の車両情報の検知結果の信号を出力する。
車両状態センサ１１は、例えば、自車両の駆動輪の回転速度（車輪速）を検出する車輪速センサと、車体のヨーレート（車両重心の上下方向軸回りの回転角速度）を検知するヨーレートセンサと、車体に作用する加速度を検知する加速度センサと、車体の姿勢や進行方向を検知するジャイロセンサと、運転者の運転操作に係る状態量（例えば、アクセルペダルの踏み込み操作量、ブレーキペダルの踏み込み操作量、ステアリングホイールの舵角、転舵輪の転舵角など）を検出する各センサと、などを備えている。
【００２３】
外界カメラ１２は、自車両の外界に設定された撮像領域を撮像し、撮像によって得られた画像データを、撮像時刻の情報とともに処理装置１３に出力する。
【００２４】
処理装置１３は、例えば、現在位置検出部２１と、位置情報記憶部２２と、画像処理部２３と、車両位置検出部２４と、位置情報補正部２５と、を備えている。
【００２５】
現在位置検出部２１は、人工衛星を利用して自車両の位置を測定するためのＧＰＳ（Global Positioning System）信号などの測位信号をアンテナ２１ａによって受信して、この測位信号に基づいて自車両の現在位置を検出する。また、現在位置検出部２１は、さらに、自車両の速度およびヨーレートなどに基づく自律航法の演算処理を併用して、自車両の現在位置を検出可能である。
現在位置検出部２１は、自車両の現在位置の検出結果を現在位置の検出時刻とともに出力する。
【００２６】
位置情報記憶部２２は、現在位置検出部２１から逐次出力される自車両の現在位置を位置情報として記憶する。
位置情報記憶部２２は、例えば、リングバッファであって、現在位置検出部２１から逐次出力された現在位置の位置情報を各位置情報の検出時刻とともに、検出時刻に応じた時系列順に記憶する。
位置情報記憶部２２は、所定数の位置情報および検出時刻を記憶可能であって、所定数の位置情報および検出時刻を記憶している場合に、新たな位置情報および検出時刻が現在位置検出部２１から出力された場合には、最も古い位置情報および検出時刻を削除して、新たな位置情報および検出時刻を記憶する。
【００２７】
画像処理部２３は、外界カメラ１２から出力される画像データに対して所定の画像処理を行ない、自車両の周辺の外界に存在する物体（自車両の相対位置を検知可能な物体であって、例えば、路面上のガイド表示、道路標示、道路標識など）を認識する。
【００２８】
車両位置検出部２４は、画像処理部２３によって認識された自車両の周辺の外界に存在する物体の位置に基づき、自車両の位置（車両位置）を検出し、検出結果の車両位置を画像データの撮像時刻の情報とともに一時的に記憶する。
車両位置検出部２４は、例えば、予め自車両の周辺の外界に存在する所定の物体と自車両との相対位置の情報を記憶しており、この相対位置の情報と、画像処理部２３によって認識された所定の物体の位置の情報と、に基づき、自車両の位置を検出する。
【００２９】
位置情報補正部２５は、位置情報記憶部２２に記憶された複数の位置情報のうち所定の位置情報、例えば最新の位置情報を、車両位置検出部２４によって検出された車両位置に基づいて補正する。
【００３０】
位置情報補正部２５は、所定のタイミング、例えば車両位置検出部２４によって車両位置が検出されたときなどにおいて、位置情報記憶部２２に記憶された複数の位置情報のうちから、車両位置検出部２４によって検出された車両位置に係る画像データの撮像時刻に最も近い検出時刻の位置情報と、最新の位置情報とを抽出する。そして、撮像時刻に最も近い検出時刻の位置情報から最新の位置情報への移動変位を算出し、この移動変位を車両位置検出部２４によって検出された車両位置に加算することによって、補正された最新の位置情報を得る。
【００３１】
なお、位置情報補正部２５は、位置情報記憶部２２に記憶された複数の位置情報のうちから、車両位置に係る画像データの撮像時刻に最も近い検出時刻の位置情報を抽出する際に、検出時刻が新しい位置情報から検出時刻が古い位置情報に向かい順次検索する。
【００３２】
例えば、図２および図３に示すように、所定の制御サンプル時間によって現在位置検出部２１から逐次出力された複数の現在位置の位置情報は、検出時刻に応じた時系列順に位置情報記憶部２２に記憶される。そして、所定の制御サンプル時間よりも低い頻度のタイミングで車両位置検出部２４によって検出された車両位置Ｑａの撮像時刻Ｔａに最も近い検出時刻の位置情報Ｐａと、最新の検出時刻Ｔｂの位置情報Ｐｂとが、位置情報記憶部２２から抽出される。
なお、車両位置Ｑａが認識された画像データの撮像時刻Ｔａは、車両位置検出部２４によって車両位置Ｑａが検出された時刻Ｔ１よりも所定の処理時間だけ以前の時刻である。
【００３３】
そして、撮像時刻Ｔａに最も近い検出時刻の位置情報Ｐａから最新の検出時刻Ｔｂの位置情報Ｐｂへの移動変位（Ｐｂ−Ｐａ）が算出され、この移動変位（Ｐｂ−Ｐａ）が車両位置Ｑａに加算されることによって、車両位置Ｑａによって補正された最新の検出時刻Ｔｂの位置情報ＰＱｂ（＝Ｑａ＋（Ｐｂ−Ｐａ））が得られる。
【００３４】
本実施の形態による車両位置推定装置１０は上記構成を備えており、次に、この車両位置推定装置１０の動作について説明する。
【００３５】
先ず、図４に示すステップＳ０１においては、現在位置検出部２１から出力された自車両の現在位置の情報（位置情報）および検出時刻を取得したか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０１の判定処理を繰り返し実行する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０２に進む。
【００３６】
次に、ステップＳ０２においては、現在位置検出部２１から出力された位置情報および検出時刻を、検出時刻に応じた時系列順に位置情報記憶部２２に記憶する。
このとき、位置情報記憶部２２に既に記憶されている位置情報および検出時刻の数が上限の所定数である場合には、最も古い位置情報および検出時刻に換えて新たな位置情報および検出時刻を記憶する。
また、位置情報記憶部２２に既に記憶されている位置情報および検出時刻の数が上限の所定数未満である場合には、検出時刻に応じた時系列順に新たな位置情報および検出時刻を記憶する。
【００３７】
次に、ステップＳ０３においては、車両位置検出部２４から出力された最新の車両位置を取得する。
次に、ステップＳ０４においては、最新の車両位置に応じて、位置情報記憶部２２に記憶されている最新の位置情報を補正し、エンドに進む。
【００３８】
上述したように、本実施の形態による車両位置推定装置１０によれば、現在位置検出部２１から逐次出力される現在位置の位置情報において誤差が累積される場合であっても、車両位置検出部２４から出力される車両位置を用いた補正によって、最新の位置情報を精度良く得ることができる。
さらに、外界カメラ１２の撮像によって得られる画像データと、現在位置検出部２１によって検出される現在位置の位置情報とが非同期であっても、画像データと位置情報との間のタイミングの差異に起因する誤差を最小にして、最新の位置情報を精度良く補正することができる。
【００３９】
さらに、複数の位置情報を検出時刻に応じた時系列順に位置情報記憶部２２に記憶することによって、最新の車両位置に係る画像データの撮像時刻に最も近い検出時刻の位置情報を容易に抽出することができる。
【００４０】
さらに、撮像時刻Ｔａに最も近い位置情報Ｐａから最新の位置情報Ｐｂへの移動変位（Ｐｂ−Ｐａ）を車両位置Ｑａに加算することによって、画像データの撮像時刻と位置情報の検出時刻との間のタイミングの差異に起因する誤差を最小にすることができ、最新の位置情報を精度良く補正することができる。
【００４１】
さらに、位置情報記憶部２２において検出時刻が新しい位置情報から検出時刻が古い位置情報に向かい順次検索することによって、画像データの撮像時刻に最も近い検出時刻の位置情報を迅速に抽出することができる。
【００４２】
さらに、位置情報記憶部２２をリングバッファとすることによって、位置情報および検出時刻の記憶に必要とされる記憶容量が過大となることを抑制することができる。
【００４３】
なお、上述した実施の形態において、現在位置検出部２１は、自車両の速度およびヨーレートなどに基づく自律航法の演算処理を併用して、自車両の現在位置を検出可能であるとしたが、これに限定されず、例えば、ヨーレートの代わりに、ステアリングホイールの舵角、転舵輪の転舵角などを用いてもよい。
【００４４】
なお、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、上述した実施形態はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００４５】
例えば、上述した実施の形態に係る車両位置推定装置１０は、センサ情報統合装置の一実施形態であるとみなすことができる。
センサ情報統合装置は、異なる周期で情報を出力する複数のセンサと、複数のセンサから出力された情報を統合して統合情報を生成する統合部と、を備え、複数のセンサから逐次出力された情報を、該情報がセンサによって取得された時刻とともに記憶する情報記憶部と、統合情報を要求する要求部と、を備え、統合部は、要求部によって統合情報が要求された場合に、情報記憶部に記憶された複数の情報に基づき、時刻が所定範囲内の情報を統合して統合情報を生成する。
【００４６】
このセンサ情報統合装置の複数のセンサは、例えば、車両位置推定装置１０の車両状態センサ１１および外界カメラ１２に相当する。
また、センサ情報統合装置の統合部は、例えば、車両位置推定装置１０の位置情報補正部２５に相当する。
また、センサ情報統合装置の情報記憶部は、例えば、車両位置推定装置１０の位置情報記憶部２２および車両位置検出部２４に相当する。
また、センサ情報統合装置の要求部は、例えば、車両位置推定装置１０の処理装置１３に相当する。
そして、センサ情報統合装置の統合情報は、例えば、車両位置推定装置１０の車両位置Ｑａによって補正された最新の位置情報ＰＱｂに相当する。
このセンサ情報統合装置によれば、非同期の複数のセンサから出力される情報を適正に統合することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０  車両位置推定装置
１１  車両状態センサ（ヨーレートセンサ、車輪速センサ、センサ）
１２  外界カメラ（撮像装置）
１３  処理装置（要求手段）
２１  現在位置検出部（位置情報取得手段）
２２  位置情報記憶部（位置情報記憶手段、情報記憶手段）
２４  車両位置検出部（画像位置情報取得手段）
２５  位置情報補正部（位置情報補正手段、統合手段）
【図１】
2014115247.tif 000003
【図２】
2014115247.tif 000004
【図３】
2014115247.tif 000005
【図４】
2014115247.tif 000006