(57)【要約】      （修正有）【課題】自律航法による車両の方位算出の精度を向上させることのできる位置検出装置を提供する。【解決手段】位置検出装置１０は、地図情報を記憶する地図情報記憶装置６と、ヨーレートセンサ５ａと、撮像装置４ａと、撮像装置により撮像された画像から車両が走行中の車線を認識する画像処理装置４ｂと、を備える車両に搭載される位置検出装置であって、ヨーレートセンサの検出結果に基づき車両の方位を表す第１方位を算出する自律航法部１２と、画像処理装置からの出力または画像に基づき算出される、車両の進行方向に対する車線のヨー方向の角度である対車線ヨー角および地図情報に基づき算出される車線の方位である車線方位、を用いて車両の方位を表す第２方位を算出する補正方位算出部１３と、第２方位を用いて第１方位を補正する制御部１４と、を備える。【選択図】図１
2019056635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路の形状を示す地図情報を記憶する地図情報記憶装置と、
車両のヨー方向の角速度であるヨーレートを検出するヨーレートセンサと、
前記車両の進行方向を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置により撮像された画像に基づき、前記車両が走行中の車線を認識する画像処理装置と、
を備える車両に搭載される位置検出装置であって、
前記ヨーレートセンサの検出結果に基づき前記車両の方位を表す第１方位を算出する自律航法部と、
前記画像処理装置からの出力または前記画像に基づき算出される、前記車両の進行方向に対する前記車線のヨー方向の角度である対車線ヨー角、および前記地図情報に基づき算出される前記車線の方位である車線方位、を用いて前記車両の方位を表す第２方位を算出する補正方位算出部と、
前記第２方位を用いて前記第１方位を補正する制御部と、
を備えることを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記車両が走行中の前記車線が直線状である場合に、前記第２方位を用いて前記第１方位を補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
衛星測位システムを用いて前記車両の測位を行う衛星航法部をさらに備え、
前記制御部は、前記衛星航法部による測位誤差が所定の閾値を超える場合であって、かつ前記車両が走行中の前記車線が直線状である場合に、前記第２方位を用いて前記第１方位を補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自律航法により車両の位置を検出する位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の現在位置を検出する位置検出装置は、例えば特開２００８−２１５９１７号公報に開示されている。特開２００８−２１５９１７号公報に開示されている位置検出装置は、車両の速度の検出結果と、車両のヨー方向の角速度の検出結果と、に基づき、基準となる所定の地点に対する車両の相対的な位置を算出する自律航法（推測航法）が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２１５９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
位置検出装置による自律航法を行う期間が長くなるほど、センサにより車速および角速度を検出する際の誤差が累積するため、自律航法による測位の精度が悪化してしまう。
【０００５】
本発明は前述した問題を解決するものであり、自律航法による車両の方位算出の精度を向上させることのできる位置検出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】
【０００６】
本発明の一態様の位置検出装置は、道路の形状を示す地図情報を記憶する地図情報記憶装置と、車両のヨー方向の角速度であるヨーレートを検出するヨーレートセンサと、前記車両の進行方向を撮像する撮像装置と、前記撮像装置により撮像された画像に基づき、前記車両が走行中の車線を認識する画像処理装置と、を備える車両に搭載される位置検出装置であって、前記ヨーレートセンサの検出結果に基づき前記車両の方位を表す第１方位を算出する自律航法部と、前記画像処理装置からの出力または前記画像に基づき算出される、前記車両の進行方向に対する前記車線のヨー方向の角度である対車線ヨー角、および前記地図情報に基づき算出される前記車線の方位である車線方位、を用いて前記車両の方位を表す第２方位を算出する補正方位算出部と、前記第２方位を用いて前記第１方位を補正する制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、自律航法による車両の方位算出の精度を向上させることのできる位置検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】車両の位置検出装置に関わる構成を示すブロック図である。
【図２】対車線ヨー角を説明するための図である。
【図３】自律航法方位算出処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の好ましい形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、構成要素毎に縮尺を異ならせてあるものであり、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、及び各構成要素の相対的な位置関係のみに限定されるものではない。
【００１０】
図１に示す本実施形態の位置検出装置１０は、車両１に搭載され、当該車両１の現在位置を検出する装置である。位置検出装置１０が検出する車両１の現在位置には、緯度および経度の情報が少なくとも含まれる。
【００１１】
位置検出装置１０による車両１の現在位置の検出結果は、車両１の走行経路算出装置２に入力される。走行経路算出装置２は、手動運転時または自動運転時において車両１の走行経路を算出する。
【００１２】
走行経路算出装置２の形態は特に限定されるものではない。走行経路算出装置２は、例えば手動運転時において目的地までの経路を運転者に提示する、いわゆるナビゲーション装置であってもよい。また例えば、走行経路算出装置２は、自動運転時における車両１の走行経路を算出する自動運転システムの一部であってもよい。
【００１３】
本実施形態では一例として、車両１は、自動運転システム３を備えている。また、車両１は、自動運転システム３において用いられる情報を出力する外部環境認識装置４、状態量検出装置５、地図情報記憶装置６および位置検出装置１０を備える。自動運転システム３、外部環境認識装置４、状態量検出装置５、地図情報認識装置６および位置検出装置１０は、通信ネットワーク７または専用の通信線を介して互いにデータ通信を行う。
【００１４】
外部環境認識装置４は、車両１の進行方向前方を撮像する撮像装置４ａと、撮像装置４ａにより撮像された画像に基づいて、車両１が走行中である道路の車線を認識し、当該車線に対する車両１の相対的な位置および姿勢を検出する画像処理装置４ｂと、を備える。撮像装置４ａは、ステレオカメラであってもよい。
【００１５】
具体的には、図２に示すように、画像処理装置４ｂは、車両１の所定の箇所に原点Ｏが固定された路面に平行な平面上の座標系における、車両１の前後軸に対する車両１が走行中である車線１００のヨー方向の角度である対車線ヨー角θ１を検出する。
【００１６】
図２では、車両１の所定の位置を原点Ｏとした、路面に平行な路面上の直交座標系であるＸ−Ｙ座標系を示しており、Ｘ軸が車両１の車幅方向に平行であり、Ｙ軸が車両１の前後方向（進行方向）に平行である。画像処理装置４ｂは、Ｙ軸と、車線１００の延在方向に平行な軸である車線軸Ｒと、の間の、路面に平行な平面上における角度を対車線ヨー角θ１として検出する。
【００１７】
ここで、車線１００の延在方向とは、車線１００の長手方向であり、車線軸Ｒは、例えば車線１００の幅方向の中心点を通る線である。また、路面に平行な平面上における角度とは、車両１のヨー方向の角度である。言い換えれば、対車線ヨー角θ１は、車線１００の延在方向に対する車両１の進行方向のヨー方向の角度差である。
【００１８】
本実施形態では一例として、対車線ヨー角θ１は、Ｙ軸と車線軸Ｒとが平行な場合を０とし、鉛直上方から見て時計回りを正の向きとする。すなわち、図２に示すように、車線軸Ｒに対して、車両１の進行方向が、前に進むにつれて左に向かってずれていく状態である場合には、対車線ヨー角θ１は正の値となる。
【００１９】
画像処理装置４ｂが撮像装置４ａにより撮像された画像に基づいて車線軸Ｒを検出する方法は、特に限定されるものではない。本実施形態では、画像処理装置４ｂは、画像中から、車両１が走行中である車線１００の境界を示す線状または破線状の道路標示を認識し、当該道路標示の認識結果から車線軸Ｒを検出する。画像処理装置４ｂが認識する道路標示は、車両１の左右の一方であってもよいし両方であってもよい。
【００２０】
なお、画像処理装置４ｂは、撮像装置４ａにより所定の時間間隔で撮像された複数の画像の比較から、対車線ヨー角θ１を検出してもよい。この場合には、画像処理装置４ｂは、所定の期間中における車両１の進行方向の移動距離と、当該所定の期間中における車両１の道路標示に対する車幅方向の移動距離と、に基づいて対車線ヨー角θ１が算出される。
【００２１】
状態量検出装置５は、車両１の走行状態を示す状態量を検出する。状態量検出装置５は、車両１のヨー方向の角速度を検出するヨーレートセンサ５ａ、および車速を検出する車速センサ５ｂを含む。図示しないが、状態量検出装置５は、車両１の前後方向の加速度を検出する加速度センサ、車両１の舵角を検出する舵角センサ等を含む。
【００２２】
地図情報記憶装置６は、車両１が走行中である道路の形状を示す地図情報を記憶する。地図情報記憶装置６は、予め用意された所定の国や地域内の地図情報を記憶している形態であってもよいし、車両１の外に存在するサーバに記憶されている地図情報の一部を、車両１が走行する予定の経路に応じて路車間通信や移動体通信ネットワーク等を介して受信し、これを一時的に記憶する形態であってもよい。
【００２３】
地図情報には、車両が走行中である道路の車線１００の方位である車線方位θ２を表す情報が含まれる。車線１００の方位とは、車線軸Ｒの鉛直軸周りの角度である。本実施形態では、車線１００の延在方向が真北である場合を０とし、鉛直上方から見て時計回りを正の向きとする。
【００２４】
なお、地図情報は、独立した値として直接的に車線方位θ２を含んでいなくともよく、車線方位θ２を導出するための情報を含んでいればよい。例えば、車線方位θ２は、所定の距離離れた２つの車線１００の幅方向の中心点の座標（緯度および経度）から算出することができる。したがって、地図情報は、車線１００の幅方向の中心点の座標を含んでいればよい。
【００２５】
走行経路算出装置２は、位置検出装置１０が検出する車両１の現在位置、外部環境認識装置４が検出する道路形状、状態量検出装置５が検出する車両１の状態量および地図情報記憶装置が記憶する地図情報、に基づいて、自動運転時において車両１を走行させる目標となる走行経路を算出する。そして、自動運転システム３は、走行経路に沿って車両１が走行するように、車両１が備える操舵装置等を制御する自動運転を実行する。現在位置等の情報を用いた自動運転システム３による自動運転に関しては、周知の技術であるため詳細な説明を省略する。
【００２６】
次に、位置検出装置１０の構成の詳細について説明する。位置検出装置１０は、衛星航法部１１および自律航法部１２を備える。また、位置検出装置１０は、所定のプログラムを実行するコンピュータである制御部１４をそなえる。
【００２７】
衛星航法部１１は、一般に、ＧＰＳ、ＧＮＳＳ等と称される衛星測位システムを用いた測位を行い、車両１の現在位置を検出する。なお、衛星航法部１１は、現在位置の検出に路車間通信等により受信する情報を用いてもよい。
【００２８】
自律航法部１２は、車両１に設けられた複数のセンサ類の検出結果に基づき、所定の地点に対する車両１の相対的な現在位置を検出する。すなわち、自律航法部１２は、衛星測位システムや路車間通信等の外部から受信する信号を用いずに測位する、いわゆる自律航法を行う。
【００２９】
本実施形態では、自律航法部１２は、車両が備える状態量検出装置５および外部環境認識装置４による検出結果に基づき、車両１の移動速度および第１方位θｖを検出する。本実施形態では、車両１の第１方位θｖとは、路面に平行な平面上において車両１の前後方向に平行な軸の真北に対する角度である。第１方位θｖは、車両１が真北を向いている場合を０とし、鉛直上方から見て時計回りを正の向きとする。
【００３０】
自律航法部１２は、車両１の移動速度を、状態量検出装置５が備える車速センサ５ｂの検出結果に基づき算出する。また、自律航法部１２は、第１方位θｖを、所定の時点における車両１の方位である基準方位θ０の値と、ヨーレートセンサ５ａにより検出される前記所定の時点からのヨーレートの積分値に基づき算出する。
【００３１】
また、自律航法部１２は、第１方位θｖとは異なる方法により車両１の方位を算出する補正方位算出部１３を備える。進行方位算出部１３により算出される車両１の方位のことを、以下では第２方位θｃと称する。
【００３２】
補正方位算出部１３は、対車線ヨー角θ１および車線方位θ２に基づいて第２方位θｃを算出する。対車線ヨー角θ１とは、前述のように、撮像装置４ａにより撮像された画像に基づいて画像処理装置４ｂにより算出される値であり、車両１の前後軸（進行方向）に対する車両１が走行中である車線１００のヨー方向の角度である。また、車線方位θ２とは、前述のように、地図情報記憶装置６に記憶されている地図情報から導出される値であり、車両１が走行中である車線１００の方位である。
【００３３】
補正方位算出部１３は、対車線ヨー角θ１と車線方位θ２とを加算することにより、第２方位θｃを算出する。すなわち、θｃ＝θ１＋θ２である。
【００３４】
位置検出装置１０は、衛星航法部１１による測位の誤差が所定の値以下である場合には、衛星航法部１１による測位結果に基づいて、車両１の方位を算出し、走行経路算出装置２に出力する。衛星航法部１１による測位結果に基づき算出される車両１の方位のことを、以下では衛星航法方位θｓと称する。衛星航法方位θｓは、所定の期間中における車両１の緯度および経度の変化量に基づき算出される。すなわち、衛星航法部１１による測位の誤差が所定の値以下である場合には、位置検出装置１０が出力する車両１の方位の情報は、衛星航法方位θｓである。
【００３５】
そして、位置検出装置１０は、衛星航法部１１による測位の誤差が所定の値を超えている場合には、自律航法部１２による測位結果に基づいて、車両１の方位を算出する。自律航法部１２による測位結果に基づき算出される車両１の方位のことを、以下では自律航法方位θｄｒと称する。
【００３６】
図３は、位置検出装置１０による自律航法方位θｄｒを算出する自律航法方位算出処理のフローチャートである。図３に示す自律航法方位算出処理は、所定の周期で繰り返し実行される。
【００３７】
自律航法方位算出処理では、まずステップＳ１１０において、位置検出装置１０の制御部は、車両１が走行中の車線１００が直線状であるか否かを判定する。車線１００が直線状であるか否かを判定は、地図情報記憶装置１１ｂが記憶している地図情報に基づいて行われてもよいし、撮像装置４ａにより撮像された画像に基づいて行われてもよい。
【００３８】
ステップＳ１１０において、車両１が走行中の車線１００が直線状ではないと判定した場合には、制御部はステップＳ２００に移行する。すなわち、車両１が走行中の車線１００が曲がっている場合には、制御部はステップＳ２００に移行する。
【００３９】
ステップＳ２００では、制御部は、第１方位θｖを自律航法方位θｄｒとし、出力する。前述のように、第１方位θｖは、所定の時点における車両１の方位である基準方位θ０の値と、前記所定の時点からのヨーレートの積分値に基づき算出される値である。
【００４０】
一方、ステップＳ１１０において、車両１が走行中の車線１００が直線状であると判定した場合には、制御部はステップＳ１２０に移行する。
【００４１】
ステップＳ１２０では、制御部は、衛星航法部１１による測位の誤差が所定の閾値以下であるか否かを判定する。ステップＳ１２０において、衛星航法部１１による測位の誤差が所定の閾値以下である場合には、制御部はステップＳ１３０に移行する。
【００４２】
ステップＳ１３０では、制御部は、衛星航法方位θｓを用いて第１方位θｖを補正する。具体的には、ステップＳ１３０において、制御部は、基準方位θ０の値を最新の衛星航法方位θｓに変更し、ヨーレートの積分時間および積分値を０とする。ステップＳ１３０の実行により、最新の衛星航法方位θｓを基準方位θ０とした自律航法部１２による第１方位θｖの算出が新たに開始される。そして、制御部は、ステップＳ２００に移行し、第１方位θｖを自律航法方位θｄｒとし、出力する。
【００４３】
一方、ステップＳ１２０において、衛星航法部１１による測位の誤差が所定の閾値を超えている場合には、制御部はステップＳ１５０に移行する。ステップｓ１５０では、制御部は、第２方位θｃを用いて第１方位θｖを補正する。
【００４４】
具体的には、ステップＳ１５０において、制御部は、基準方位θ０の値を最新の第２方位θｃとし、ヨーレートの積分時間および積分値を０とする。ステップＳ１５０の実行により、最新の第２方位θｃを基準方位θ０とした自律航法部１２による第１方位θｖの算出が新たに開始される。そして、制御部は、ステップＳ２００に移行し、第１方位θｖを自律航法方位θｄｒとし、出力する。
【００４５】
以上に説明したように、本実施形態の位置検出装置１０は、撮像装置４ａにより撮像された画像に基づき算出される、車両１に対する車線１００のヨー方向の角度である対車線ヨー角θ１と、地図情報に基づき算出される車線１００の方位である車線方位θ２と、を用いて車両１の方位を表す第２方位θｃを算出する。そして、位置検出装置１０は、自律航法部１２による自律航法方位θｄｒの算出時において、前記第２方位θｃを用いて、ヨーレートセンサ５ａの検出結果に基づき算出される第１方位θｖを補正し、当該第１方位θｖを自律航法方位θｄｒとする。
【００４６】
このような本実施形態の位置検出装置１０では、自律航法方位θｄｒの値（第１方位の値）が、撮像装置４ａおよび画像処理装置４ｂにより車線１００を認識した結果を用いて補正される。すなわち、撮像装置４ａおよび画像処理装置４ｂにより車線１００を認識可能な状態であれば、本実施形態の位置検出装置１０が自律航法により算出する自律航法方位θｄｒに対する、ヨーレートの検出誤差の累積による影響を排除することができる。
【００４７】
したがって、本実施形態の位置検出装置１０によれば、自律航法による車両の方位算出の精度を向上させることができる。
【００４８】
なお、例えば曲線状の車線を走行中である場合には、車両１の実際の位置（緯度および経度）と測位結果との間にずれがあると第２方位θｃの算出結果に誤差が生じてしまうおそれがある。そこで本実施形態の位置検出装置１０は、車両１が直線状の車線を走行中である場合に、自律航法方位θｄｒの値の補正を行うことにより、測位結果の誤差の影響が自律航法方位θｄｒの補正に及ぶことを防止している。
【００４９】
以上に説明した実施形態では、地図情報記憶装置６、ヨーレートセンサ５ａ、車速センサ５ｂ、撮像装置４ａおよび画像処理装置４ｂは車両１が備える構成であり位置検出装置１０とは別体のものとして説明しているが、これらの構成の一部または全部は、位置検出装置１０と一体であってもよい。
【００５０】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う位置検出装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５１】
１    車両、
２    走行経路算出装置、
３    自動運転システム、
４    外部環境認識装置、
４ａ    撮像装置、
４ｂ    画像処理装置、
５    状態量検出装置、
５ａ    ヨーレートセンサ、
５ｂ    車速センサ、
６    地図情報記憶装置、
７    通信ネットワーク、
１０    位置検出装置、
１１    衛星航法部、
１２    自律航法部、
１３    補正方位算出部、
１４    制御部、
１００    車線。
【図１】
2019056635.tif 000003
【図２】
2019056635.tif 000004
【図３】
2019056635.tif 000005