特許 7582791 自車位置推定装置及び自車位置推定プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-05

(45)【発行日】2024-11-13

(54)【発明の名称】自車位置推定装置及び自車位置推定プログラム

(51)【国際特許分類】

   G08G 1/00 20060101AFI20241106BHJP

   G06T 7/00 20170101ALI20241106BHJP

   B60W 40/04 20060101ALI20241106BHJP

   G08G 1/09 20060101ALI20241106BHJP

【ＦＩ】

G08G1/00 X

G06T7/00 650A

B60W40/04

G08G1/09 H

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020081398

(22)【出願日】2020-05-01

(65)【公開番号】P2021176051

(43)【公開日】2021-11-04

【審査請求日】2023-02-24

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】000005463

【氏名又は名称】日野自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】亀川 雅仁

(72)【発明者】

【氏名】森 大輝

(72)【発明者】

【氏名】杉浦 豪軌

(72)【発明者】

【氏名】岡本 謙一

(72)【発明者】

【氏名】江副 俊樹

(72)【発明者】

【氏名】小林 こずえ

【審査官】池田 匡利

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１０／０９７９４３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００８－２７６６４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０４２３２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０８Ｇ １／００ － ９９／００

Ｂ６０Ｗ １０／００ － １０／３０

Ｂ６０Ｗ ３０／００ － ６０／００

Ｇ０６Ｔ ７／００ － ７／９０

Ｇ０６Ｖ １０／００ － ２０／９０

Ｇ０６Ｖ ３０／４１８

Ｇ０６Ｖ ４０／１６

Ｇ０６Ｖ ４０／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の車両で隊列走行中に、自車両の前方車両及び後方車両の各々から、自車両の相対的な位置を推定するために必要な情報である前方車両情報及び後方車両情報を取得する取得部と、
前記取得部により取得された前記前方車両情報及び前記後方車両情報を用いて、自車両の相対的な位置を推定する推定部と、
を備え、
前記前方車両情報は、前記前方車両に搭載されているカメラによって撮影して得られた画像から算出される、前記前方車両の位置での第１曲率、第１ヨー角偏差、及び第１横位置偏差と、前記前方車両から見たときの前記前方車両と自車両との第１相対角度とを含み、
前記後方車両情報は、前記後方車両に搭載されているカメラによって撮影して得られた画像から算出される、前記後方車両の位置での第２曲率、第２ヨー角偏差、及び第２横位置偏差と、前記後方車両から見たときの前記後方車両と自車両との第２相対角度とを含み、
前記推定部は、
前記第１曲率、第１ヨー角偏差、及び第１横位置偏差、並びに、前記第２曲率、第２ヨー角偏差、及び第２横位置偏差を用いて、前記後方車両を基準としたリファレンス位置であって、ヨー角偏差及び横位置偏差のない理想的な位置である前記リファレンス位置での前記後方車両のヨー角及び座標と、前記後方車両を基準とした自車両のリファレンス位置であって、ヨー角偏差及び横位置偏差のない理想的な位置である前記自車両のリファレンス位置での自車両のヨー角及び座標と、前記後方車両を基準とした前記前方車両のリファレンス位置であって、ヨー角偏差及び横位置偏差のない理想的な位置である前記前方車両のリファレンス位置での前記前方車両のヨー角及び座標と、を含むリファレンス情報を算出し、
自車両から見たときの自車両と前記前方車両との第３相対角度及び自車両と前記前方車両との第１距離と、自車両から見たときの自車両と前記後方車両との第４相対角度及び
自車両と前記後方車両との第２距離と、を含む相対関係情報を算出し、
前記第１相対角度、前記第２相対角度、前記リファレンス情報、及び前記相対関係情報に基づいて、自車両の曲率、ヨー角偏差、及び横位置偏差を推定し、
自車両の前記曲率は、前記第１曲率と前記第２曲率との平均値とされ、
自車両の前記ヨー角偏差は、第３ヨー角偏差と第４ヨー角偏差との平均値、又は、前記第３ヨー角偏差及び前記第４ヨー角偏差の何れか一方とされ、
前記第３ヨー角偏差は、前記自車両のリファレンス位置での自車両のヨー角、前記後方車両のリファレンス位置と前記後方車両の実際の位置とのヨー角偏差、前記第２相対角度、前記第２距離、及び前記第４相対角度から求められ、
前記第４ヨー角偏差は、前記前方車両のリファレンス位置での前記前方車両のヨー角、前記前方車両のリファレンス位置と前記前方車両の実際の位置とのヨー角偏差、前記第１相対角度、前記第１距離、及び前記第３相対角度から求められ、
自車両の前記横位置偏差は、第３横位置偏差と第４横位置偏差との平均値、又は、前記第３横位置偏差及び前記第４横位置偏差の何れか一方とされ、
前記第３横位置偏差は、前記自車両のリファレンス位置での自車両の座標、前記後方車両のリファレンス位置と前記後方車両の実際の位置とのヨー角偏差、前記第２相対角度、前記第２距離、及び前記第４相対角度から求められ、
前記第４横位置偏差は、前記前方車両のリファレンス位置での前記前方車両の座標、前記前方車両のリファレンス位置と前記前方車両の実際の位置とのヨー角偏差、前記第１相対角度、前記第１距離、及び前記第３相対角度から求められ、
前記後方車両の実際の位置及び前記前方車両の実際の位置は、前記後方車両のリファレンス位置及び前記前方車両のリファレンス位置から算出され、
前記自車両の実際の位置は、前記前方車両と前記自車両との相対的な位置関係と、前記自車両と前記後方車両との相対的な位置関係とから算出され、
前記後方車両の実際の位置及び前記前方車両の実際の位置は、前記自車両の実際の位置と前記自車両のリファレンス位置とを比較することで算出される、
自車位置推定装置。

【請求項2】

自車両の前方画像及び後方画像の少なくとも一方に基づいて、白線を認識する白線認識部を更に備え、
前記取得部は、前記白線認識部により白線が認識できない場合に、前記前方車両及び前記後方車両の各々から前記前方車両情報及び前記後方車両情報を取得する
請求項１に記載の自車位置推定装置。

【請求項3】

前記前方車両を撮影する前方カメラと、
前記後方車両を撮影する後方カメラと、
前記前方車両及び前記後方車両の各々を検出するレーダと、
を更に備え、
前記推定部は、前記前方カメラにより前記前方車両を撮影して得られた前方画像から、前記第３相対角度を算出し、前記後方カメラにより前記後方車両を撮影して得られた後方画像から、前記第４相対角度を算出し、前記レーダの検出結果から、前記第１距離及び前記第２距離を算出する
請求項１又は請求項２に記載の自車位置推定装置。

【請求項4】

前記推定部は、前記取得部により前記前方車両情報及び前記後方車両情報のいずれか一方が取得された場合に、前記取得された前記前方車両情報及び前記後方車両情報のいずれか一方を用いて、自車両の相対的な位置を推定する
請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の自車位置推定装置。

【請求項5】

複数の車両で隊列走行中に、自車両の前方車両及び後方車両の各々から、自車両の相対的な位置を推定するために必要な情報である前方車両情報及び後方車両情報を取得し、
前記取得された前記前方車両情報及び前記後方車両情報を用いて、自車両の相対的な位置を推定し、
前記前方車両情報は、前記前方車両に搭載されているカメラによって撮影して得られた画像から算出される、前記前方車両の位置での第１曲率、第１ヨー角偏差、及び第１横位置偏差と、前記前方車両から見たときの前記前方車両と自車両との第１相対角度とを含み、
前記後方車両情報は、前記後方車両に搭載されているカメラによって撮影して得られた画像から算出される、前記後方車両の位置での第２曲率、第２ヨー角偏差、及び第２横位置偏差と、前記後方車両から見たときの前記後方車両と自車両との第２相対角度とを含み、
前記自車両の相対的な位置を推定する際に、
前記第１曲率、第１ヨー角偏差、及び第１横位置偏差、並びに、前記第２曲率、第２ヨー角偏差、及び第２横位置偏差を用いて、前記後方車両を基準としたリファレンス位置であって、ヨー角偏差及び横位置偏差のない理想的な位置である前記リファレンス位置での前記後方車両のヨー角及び座標と、前記後方車両を基準とした自車両のリファレンス位置であって、ヨー角偏差及び横位置偏差のない理想的な位置である前記自車両のリファレンス位置での自車両のヨー角及び座標と、前記後方車両を基準とした前記前方車両のリファレンス位置であって、ヨー角偏差及び横位置偏差のない理想的な位置である前記前方車両のリファレンス位置での前記前方車両のヨー角及び座標と、を含むリファレンス情報を算出し、
自車両から見たときの自車両と前記前方車両との第３相対角度及び自車両と前記前方車両との第１距離と、自車両から見たときの自車両と前記後方車両との第４相対角度及び自車両と前記後方車両との第２距離と、を含む相対関係情報を算出し、
前記第１相対角度、前記第２相対角度、前記リファレンス情報、及び前記相対関係情報に基づいて、自車両の曲率、ヨー角偏差、及び横位置偏差を推定し、
自車両の前記曲率は、前記第１曲率と前記第２曲率との平均値とされ、
自車両の前記ヨー角偏差は、第３ヨー角偏差と第４ヨー角偏差との平均値、又は、前記第３ヨー角偏差及び前記第４ヨー角偏差の何れか一方とされ、
前記第３ヨー角偏差は、前記自車両のリファレンス位置での自車両のヨー角、前記後方車両のリファレンス位置と前記後方車両の実際の位置とのヨー角偏差、前記第２相対角度、前記第２距離、及び前記第４相対角度から求められ、
前記第４ヨー角偏差は、前記前方車両のリファレンス位置での前記前方車両のヨー角、前記前方車両のリファレンス位置と前記前方車両の実際の位置とのヨー角偏差、前記第１相対角度、前記第１距離、及び前記第３相対角度から求められ、
自車両の前記横位置偏差は、第３横位置偏差と第４横位置偏差との平均値、又は、前記第３横位置偏差及び前記第４横位置偏差の何れか一方とされ、
前記第３横位置偏差は、前記自車両のリファレンス位置での自車両の座標、前記後方車両のリファレンス位置と前記後方車両の実際の位置とのヨー角偏差、前記第２相対角度、前記第２距離、及び前記第４相対角度から求められ、
前記第４横位置偏差は、前記前方車両のリファレンス位置での前記前方車両の座標、前記前方車両のリファレンス位置と前記前方車両の実際の位置とのヨー角偏差、前記第１相対角度、前記第１距離、及び前記第３相対角度から求められ、
前記後方車両の実際の位置及び前記前方車両の実際の位置は、前記後方車両のリファレンス位置及び前記前方車両のリファレンス位置から算出され、
前記自車両の実際の位置は、前記前方車両と前記自車両との相対的な位置関係と、前記自車両と前記後方車両との相対的な位置関係とから算出され、
前記後方車両の実際の位置及び前記前方車両の実際の位置は、前記自車両の実際の位置と前記自車両のリファレンス位置とを比較することで算出されることを、
コンピュータに実行させるための自車位置推定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自車位置推定装置及び自車位置推定プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

車間距離を短くして隊列走行を行う自動隊列走行システムが開発されている。隊列走行を行うことにより、車間距離を短くして交通量を増加させる、車両に作用する空気抵抗を抑制して燃費の向上を図ることが可能とされる。この自動隊列走行システムでは、認識された白線に基づいて、車線内の自車両の横位置を検出することが行われる。

【0003】

例えば、特許文献１には、白線を検出できる範囲を拡大することで、自車両の車線に対する横位置を検出する白線認識装置が記載されている。この白線認識装置は、自車両の前方を撮影した画像から横位置を検出する際に、前方車両の前方を撮影した画像を組み合わせて横位置を検出する。また、この白線認識装置は、自車両で白線を認識できなかった場合には、前方車両から白線認識結果を受け取り、受け取った前方車両の白線認識結果から白線を認識する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－２５１６７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１に記載の技術では、自車両の位置を推定する際に、前方車両から得られる情報のみを用いているため、前方車両からの情報が遅延したり、欠落したりする場合に、自車両の位置を精度良く推定することができない。このため、複数の車両で隊列走行を行うことが困難となる。

【0006】

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、複数の車両で隊列走行中に、自車両の位置を精度良く推定することができる自車位置推定装置及び自車位置推定プログラム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】

【0007】

上記目的を達成するために、第１態様に係る自車位置推定装置は、複数の車両で隊列走行中に、自車両の前方車両及び後方車両の各々から、自車両の相対的な位置を推定するために必要な情報である前方車両情報及び後方車両情報を取得する取得部と、前記取得部により取得された前記前方車両情報及び前記後方車両情報を用いて、自車両の相対的な位置を推定する推定部と、を備えている。

【0008】

また、第２態様に係る自車位置推定装置は、第１態様に係る自車位置推定装置において、自車両の前方画像及び後方画像の少なくとも一方に基づいて、白線を認識する白線認識部を更に備え、前記取得部が、前記白線認識部により白線が認識できない場合に、前記前方車両及び前記後方車両の各々から前記前方車両情報及び前記後方車両情報を取得する。

【0009】

また、第３態様に係る自車位置推定装置は、第１態様又は第２態様に係る自車位置推定装置において、前記前方車両情報が、前記前方車両の位置での第１曲率、第１ヨー角偏差、及び第１横位置偏差と、前記前方車両から見たときの前記前方車両と自車両との第１相対角度とを含み、前記後方車両情報が、前記後方車両の位置での第２曲率、第２ヨー角偏差、及び第２横位置偏差と、前記後方車両から見たときの前記後方車両と自車両との第２相対角度とを含む。

【0010】

また、第４態様に係る自車位置推定装置は、第３態様に係る自車位置推定装置において、前記推定部が、前記第１曲率、第１ヨー角偏差、及び第１横位置偏差、並びに、前記第２曲率、第２ヨー角偏差、及び第２横位置偏差を用いて、前記後方車両を基準とした、ヨー角偏差及び横位置偏差のないリファレンス位置での前記後方車両のヨー角及び座標と、前記後方車両を基準とした、ヨー角偏差及び横位置偏差のない自車両のリファレンス位置での自車両のヨー角及び座標と、前記後方車両を基準とした、ヨー角偏差及び横位置偏差のない前記前方車両のリファレンス位置での前記前方車両のヨー角及び座標と、を含むリファレンス情報を算出し、自車両から見たときの自車両と前記前方車両との第３相対角度及び自車両と前記前方車両との第１距離と、自車両から見たときの自車両と前記後方車両との第４相対角度及び自車両と前記後方車両との第２距離と、を含む相対関係情報を算出し、前記第１相対角度、前記第２相対角度、前記リファレンス情報、及び前記相対関係情報に基づいて、自車両の曲率、ヨー角偏差、及び横位置偏差を推定する。

【0011】

また、第５態様に係る自車位置推定装置は、第４態様に係る自車位置推定装置において、前記前方車両を撮影する前方カメラと、前記後方車両を撮影する後方カメラと、前記前方車両及び前記後方車両の各々を検出するレーダと、を更に備え、前記推定部が、前記前方カメラにより前記前方車両を撮影して得られた前方画像から、前記第３相対角度を算出し、前記後方カメラにより前記後方車両を撮影して得られた後方画像から、前記第４相対角度を算出し、前記レーダの検出結果から、前記第１距離及び前記第２距離を算出する。

【0012】

また、第６態様に係る自車位置推定装置は、第１態様～第５態様のいずれか１の態様に係る自車位置推定装置において、前記推定部が、前記取得部により前記前方車両情報及び前記後方車両情報のいずれか一方が取得された場合に、前記取得された前記前方車両情報及び前記後方車両情報のいずれか一方を用いて、自車両の相対的な位置を推定する。

【0013】

更に、上記目的を達成するために、第７態様に係る自車位置推定プログラムは、複数の車両で隊列走行中に、自車両の前方車両及び後方車両の各々から、自車両の相対的な位置を推定するために必要な情報である前方車両情報及び後方車両情報を取得し、前記取得された前記前方車両情報及び前記後方車両情報を用いて、自車両の相対的な位置を推定することを、コンピュータに実行させる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、複数の車両で隊列走行中に、自車両の位置を精度良く推定することができる。

【0015】

また、前方車両だけでなく、後方車両からも情報を受け取ることで、前方車両からの情報及び後方車両からの情報が同時に途絶しない限り、自車両の位置を精度が劣化することなく推定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１の実施形態に係る複数の車両による隊列走行の様子を示す平面図である。

【図2】第１の実施形態に係る自車位置推定装置の電気的な構成の一例を示すブロック図である。

【図3】第１の実施形態に係る自車位置推定装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。

【図4】第１の実施形態に係る前方車両情報、後方車両情報、リファレンス情報、及び相対関係情報の一例を示す図である。

【図5】第１の実施形態に係る自車位置推定プログラムによる処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図6】第１の実施形態に係るクロソイド曲線の一例を示す図である。

【図7】第１の実施形態に係る曲線道路での隊列走行の様子の一例を示す平面図である。

【図8】第１の実施形態に係る相対関係情報算出方法の説明に供する図である。

【図9】第１の実施形態に係る自車両の横位置偏差推定方法の説明に供する図である。

【図10】第２の実施形態に係る直線道路での隊列走行の様子の一例を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の一例について詳細に説明する。

【0018】

[第１の実施形態]
図１は、第１の実施形態に係る複数の車両３０、４０、５０による隊列走行の様子を示す平面図である。

【0019】

図１に示すように、白線Ｌ１及び白線Ｌ２によって区画された車線９０内を、複数の車両３０、４０、５０が隊列走行している。車両３０には、本実施形態に係る自車位置推定装置１０が搭載されている。車両４０及び車両５０の各々にも自車位置推定装置１０（図示省略）が搭載されている。なお、本実施形態では、車両３０を自車両３０とし、車両４０を自車両３０の前方を走行する前方車両４０とし、車両５０を自車両３０の後方を走行する後方車両５０として説明する。

【0020】

本実施形態に係る車線９０には、曲率を有する曲線道路が適用される。なお、本実施形態では、３台の車両の場合について示しているが、車両の台数は３台以上であればよく、特に限定されるものではない。

【0021】

図２は、第１の実施形態に係る自車位置推定装置１０の電気的な構成の一例を示すブロック図である。

【0022】

図２に示すように、本実施形態に係る自車位置推定装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１３と、入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）１４と、記憶部１５と、前方カメラ１６と、後方カメラ１７と、ミリ波レーダ１８と、車輪速センサ１９と、通信部２０と、を備えている。

【0023】

本実施形態に係る自車位置推定装置１０は、車両制御用コンピュータであるＥＣＵ（Electronic Control Unit）の一部として実現してもよいし、ＥＣＵとは別の車載コンピュータとして実現してもよい。

【0024】

ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、及びＩ／Ｏ１４の各部は、バスを介して各々接続されている。Ｉ／Ｏ１４には、記憶部１５と、前方カメラ１６と、後方カメラ１７と、ミリ波レーダ１８と、車輪速センサ１９と、通信部２０と、を含む各機能部が接続されている。これらの各機能部は、Ｉ／Ｏ１４を介して、ＣＰＵ１１と相互に通信可能とされる。これらＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、及びＩ／Ｏ１４により制御部が構成される。

【0025】

制御部は、自車位置推定装置１０の一部の動作を制御するサブ制御部として構成されてもよいし、自車位置推定装置１０の全体の動作を制御するメイン制御部の一部として構成されてもよい。制御部の各ブロックの一部又は全部には、例えば、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路又はＩＣ（Integrated Circuit）チップセットが用いられる。上記各ブロックに個別の回路を用いてもよいし、一部又は全部を集積した回路を用いてもよい。上記各ブロック同士が一体として設けられてもよいし、一部のブロックが別に設けられてもよい。また、上記各ブロックのそれぞれにおいて、その一部が別に設けられてもよい。制御部の集積化には、ＬＳＩに限らず、専用回路又は汎用プロセッサを用いてもよい。

【0026】

記憶部１５としては、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリ等が用いられる。記憶部１５には、本実施形態に係る自車位置推定を行うための自車位置推定プログラム１５Ａが記憶される。なお、この自車位置推定プログラム１５Ａは、ＲＯＭ１２に記憶されていてもよい。

【0027】

自車位置推定プログラム１５Ａは、例えば、自車位置推定装置１０に予めインストールされていてもよい。自車位置推定プログラム１５Ａは、不揮発性の記憶媒体に記憶して、又はネットワークを介して配布して、自車位置推定装置１０に適宜インストールすることで実現してもよい。なお、不揮発性の記憶媒体の例としては、ＣＤ-ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、光磁気ディスク、ＨＤＤ、ＤＶＤ-ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、フラッシュメモリ、メモリカード等が想定される。

【0028】

前方カメラ１６は、例えば、自車両３０の車室前方中央に配置され、前方車両４０を含む前方領域を撮影して前方画像を取得する。この前方画像には、前方車両４０が含まれている。

【0029】

後方カメラ１７は、例えば、自車両３０の車室後方中央に配置され、後方車両５０を含む後方領域を撮影して後方画像を取得する。この後方画像には、後方車両５０が含まれている。

【0030】

ミリ波レーダ１８は、自車両３０の前面及び後面の各々に設けられている。ミリ波レーダ１８は、ミリ波を用いて、自車両３０の前方を走行する前方車両４０を検出し、自車両３０の後方を走行する後方車両５０を検出する。ミリ波レーダ１８は、レーダの一例である。

【0031】

車輪速センサ１９は、自車両３０の４輪にそれぞれ設けられている。車輪速センサ１９は、自車両３０の車輪の回転速度（車輪の回転に応じたパルス数）を検出する。

【0032】

通信部２０は、車両間通信用アンテナ（図示省略）を介して、前方車両４０及び後方車両５０の各々と通信する。

【0033】

ところで、上述したように、自車両３０の位置を推定する際に、前方車両４０から得られる情報のみを用いると、前方車両４０からの情報が遅延したり、欠落したりする場合に、自車両３０の位置を精度良く推定することができない。このため、複数の車両で隊列走行を行うことが困難となる。

【0034】

本実施形態に係る自車位置推定装置１０のＣＰＵ１１は、記憶部１５に記憶されている自車位置推定プログラム１５ＡをＲＡＭ１３に書き込んで実行することにより、図３に示す各部として機能する。

【0035】

図３は、第１の実施形態に係る自車位置推定装置１０の機能的な構成の一例を示すブロック図である。

【0036】

図３に示すように、本実施形態に係る自車位置推定装置１０のＣＰＵ１１は、白線認識部１１Ａ、取得部１１Ｂ、及び推定部１１Ｃとして機能する。

【0037】

本実施形態に係る白線認識部１１Ａは、前方カメラ１６により撮影して得られた前方画像及び後方カメラ１７により撮影して得られた後方画像の少なくとも一方に基づいて、白線Ｌ１及び白線Ｌ２を認識する。なお、撮影画像から白線を認識する技術には、例えば、従来公知の手法が用いられる。ここでいう「白線」とは、道路に描かれた白線、黄色線、道路上に配置されたブロック等の道路区画線等を含むものである。

【0038】

本実施形態では、例えば、白線認識部１１Ａにより白線が認識されない場合、取得部１１Ｂにより前方車両４０及び後方車両５０の各々から情報が取得される。但し、前方車両４０では前方の白線を認識しており、後方車両５０では後方の白線を認識しているものとする。なお、白線認識部１１Ａにより白線が認識された場合であっても、取得部１１Ｂにより前方車両４０及び後方車両５０の各々から情報を取得するようにしてもよい。

【0039】

本実施形態に係る取得部１１Ｂは、自車両３０、前方車両４０、及び後方車両５０が隊列走行中に、前方車両４０及び後方車両５０の各々から、自車両３０の相対的な位置を推定するために必要な情報を取得する。以下、前方車両４０から得られる必要な情報を前方車両情報とし、後方車両５０から得られる必要な情報を後方車両情報として区別する。

【0040】

本実施形態に係る推定部１１Ｃは、取得部１１Ｂにより取得された前方車両情報及び後方車両情報を用いて、自車両３０の相対的な位置を推定する。

【0041】

なお、推定部１１Ｃは、取得部１１Ｂにより前方車両情報及び後方車両情報のいずれか一方が取得された場合に、取得された前方車両情報及び後方車両情報のいずれか一方を用いて、自車両の相対的な位置を推定するようにしてもよい。

【0042】

次に、図４を参照して、自車両３０の相対的な位置の推定に必要とされる、前方車両情報、後方車両情報、リファレンス情報、及び相対関係情報について説明する。

【0043】

図４は、第１の実施形態に係る前方車両情報、後方車両情報、リファレンス情報、及び相対関係情報の一例を示す図である。

【0044】

図４に示すように、前方車両情報は、[１]前方車両４０の位置での第１曲率、第１ヨー角偏差、及び第１横位置偏差と、[３]前方車両４０から見たときの前方車両４０と自車両３０との第１相対角度と、を含んでいる。なお、第１曲率、第１ヨー角偏差、第１横位置偏差、及び第１相対角度は、前方車両４０に搭載されているカメラによって撮影して得られた画像から算出される。

【0045】

また、後方車両情報は、[１]後方車両５０の位置での第２曲率、第２ヨー角偏差、及び第２横位置偏差と、[３]後方車両５０から見たときの後方車両５０と自車両との第２相対角度と、を含んでいる。なお、第２曲率、第２ヨー角偏差、第２横位置偏差、及び第２相対角度は、後方車両５０に搭載されているカメラによって撮影して得られた画像から算出される。

【0046】

推定部１１Ｃは、第１曲率、第１ヨー角偏差、及び第１横位置偏差、並びに、第２曲率、第２ヨー角偏差、及び第２横位置偏差を用いて、[２]リファレンス情報を算出する。このリファレンス情報は、後方車両５０を基準としたリファレンス位置での後方車両５０のヨー角及び座標と、後方車両５０を基準とした自車両３０のリファレンス位置での自車両３０のヨー角及び座標と、後方車両５０を基準とした前方車両４０のリファレンス位置での前方車両４０のヨー角及び座標と、を含んでいる。なお、リファレンス位置とは、ヨー角偏差及び横位置偏差のない理想的な位置を表している。

【0047】

更に、推定部１１Ｃは、[３]相対関係情報を算出する。この相対関係情報は、前方車両４０と自車両３０との第３相対角度と、前方車両４０と自車両３０との第１距離と、自車両３０と後方車両５０との第４相対角度と、自車両３０と後方車両５０との第２距離と、を含んでいる。第３相対角度は、前方カメラ１６によって前方車両４０を撮影して得られた前方画像から算出され、第４相対角度は、後方カメラ１７によって後方車両５０を撮影して得られた後方画像から算出される。第１距離及び第２距離は、自車両３０に設けられたミリ波レーダ１８の検出結果から算出される。

【0048】

更に、推定部１１Ｃは、上記で得られた第１相対角度、第２相対角度、リファレンス情報、及び相対関係情報に基づいて、自車両３０の曲率、ヨー角偏差、及び横位置偏差を推定する。

【0049】

自車両３０の曲率は、一例として、前方車両４０の位置での第１曲率と、後方車両５０の位置での第２曲率との平均値として求められる。

【0050】

自車両３０のヨー角偏差は、一例として、第３ヨー角偏差と、第４ヨー角偏差との平均値として求められる。但し、第３ヨー角偏差は、リファレンス位置での自車両３０のヨー角と、撮影画像から得られる自車両３０と後方車両５０との相対的な位置関係と、から求められる。第４ヨー角偏差は、リファレンス位置での前方車両４０のヨー角と、撮影画像から得られる自車両３０と前方車両４０との相対的な位置関係と、から求められる。なお、第３ヨー角偏差及び第４ヨー角偏差のいずれか一方のみしか算出できない場合には、算出できたヨー角偏差を、自車両３０のヨー角偏差とする。

【0051】

自車両３０の横位置偏差は、一例として、第３横位置偏差と、第４横位置偏差との平均値として求められる。但し、第３横位置偏差は、リファレンス位置での自車両３０の座標と、撮影画像から得られる自車両３０と後方車両５０との相対的な位置関係と、から求められる。第４横位置偏差は、リファレンス位置での前方車両４０の座標と、自車両３０と前方車両４０との相対的な位置関係と、から求められる。なお、第３横位置偏差及び第４横位置偏差のいずれか一方のみしか算出できない場合には、算出できた横位置偏差を、自車両３０の横位置偏差とする。

【0052】

次に、図５を参照して、第１の実施形態に係る自車位置推定装置１０の作用について説明する。

【0053】

図５は、第１の実施形態に係る自車位置推定プログラム１５Ａによる処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【0054】

まず、自車位置推定装置１０が自車位置推定処理の開始の指示を受け付けると、ＣＰＵ１１が自車位置推定プログラム１５Ａを読み出して実行する。

【0055】

図５のステップ１００では、ＣＰＵ１１が、前方カメラ１６によって撮影された前方画像及び後方カメラ１７によって撮影された後方画像を取得する。

【0056】

ステップ１０１では、ＣＰＵ１１が、ステップ１００で取得した前方画像及び後方画像に基づいて、白線を認識したか否かを判定する。白線を認識していないと判定した場合（否定判定の場合）、ステップ１０２に移行し、白線を認識したと判定した場合（肯定判定の場合）、ステップ１０７に移行する。

【0057】

ステップ１０２では、ＣＰＵ１１が、上述の図４に示すように、前方車両４０から前方車両情報を取得し、後方車両５０から後方車両情報を取得する。

【0058】

ステップ１０３では、ＣＰＵ１１が、ステップ１０２で取得した前方車両情報及び後方車両情報を用いて、上述の図４に示すリファレンス情報を算出する。ここで、図６及び図７を参照して、リファレンス情報、つまり、各車両における目標軌跡上の理想的なリファレンス位置でのヨー角及び座標を算出する方法について具体的に説明する。

【0059】

図６は、第１の実施形態に係るクロソイド曲線の一例を示す図である。

【0060】

クロソイド曲線は、車両が一定速度で走行しているときにハンドルを一定の割合（角速度）でゆっくり回したときに車両が描く軌跡を表している。曲率半径をＲ、クロソイド始点からの曲線長をＬとしたとき、両者の積が一定となる。つまり、クロソイド曲線では、Ｒ×Ｌ＝Ａ^２（Ａは定数）、の関係が成立する。

【0061】

各車両の目標軌跡が図６に示すクロソイド曲線であると仮定した場合、下記の式（１）～式（３）が導出される。但し、Ｒは曲率半径を示し、ρは定数を示し、δｌは曲線長を示す。

【0062】

【0063】

【0064】

【0065】

図７は、第１の実施形態に係る曲線道路での隊列走行の様子の一例を示す平面図である。

【0066】

図７に示すリファレンス位置１～３を結ぶ曲線は、図６に示すクロソイド曲線を構成している。リファレンス位置１は後方車両５０のリファレンス位置を示し、リファレンス位置２は自車両３０のリファレンス位置を示し、リファレンス位置３は前方車両４０のリファレンス位置を示す。車両位置１’は後方車両５０の実際の位置を示し、車両位置２’は自車両３０の実際の位置を示し、車両位置３’は前方車両４０の実際の位置を示す。

【0067】

また、角度α_１は基準軸（ｘｙ軸）からリファレンス位置２へのヨー角変化を示し、角度α_２は基準軸からリファレンス位置３へのヨー角変化を示す。角度φ_１は基準軸から車両位置１’へのヨー角変化を示し、角度φ_２は基準軸から車両位置２’へのヨー角変化を示し、角度φ_３は基準軸から車両位置３’へのヨー角変化を示す。

【0068】

また、角度θ_１はリファレンス位置１と車両位置１’とのヨー角偏差を示し、角度θ_２はリファレンス位置２と車両位置２’とのヨー角偏差を示し、角度θ_３はリファレンス位置３と車両位置３’とのヨー角偏差を示す。

【0069】

また、角度β_１は後方車両５０から見たときの自車両３０への第２相対角度を示し、角度β_２ａは自車両３０から見たときの後方車両５０への第４相対角度を示し、角度β_２ｂは自車両３０から見たときの前方車両４０への第３相対角度を示し、角度β_３は前方車両４０から見たときの自車両３０への第１相対角度を示す。

【0070】

上述の式（１）～式（３）に基づいて、自車両３０のリファレンス位置２でのヨー角α_１は、下記の式（４）により導出される。但し、Ｌは曲線長を示す。

【0071】

【0072】

上述の式（１）～式（３）に基づいて、前方車両４０のリファレンス位置３でのヨー角α_２は、下記の式（５）により導出される。但し、Ｌは曲線長を示す。

【0073】

【0074】

また、クロソイド曲線上の自車両３０及び前方車両４０の各々のリファレンス位置を表す座標（ｘ，ｙ）は、下記の式により定義される。

【0075】

【0076】

すなわち、数値積分によりある地点｛座標（ｘ，ｙ）、速度（ｖｘ，ｖｙ）｝から曲率半径Ｒ＝１／ρで曲がったときの、距離ｄＬだけ進んだ時点の変化量を算出し、足し合わせていくことで求める。なお、速度（ｖｘ，ｖｙ）は、車輪速センサ１９により取得される。

【0077】

ステップ１０４では、ＣＰＵ１１が、上述の図４に示す相対関係情報、つまり、第３相対角度、第１距離、第４相対角度、及び第２距離を算出する。ここで、図８を参照して、相対関係情報算出方法について具体的に説明する。

【0078】

図８は、第１の実施形態に係る相対関係情報算出方法の説明に供する図である。

【0079】

（Ｓ１）では、自車両３０から後方車両５０を撮影して得られた画像から、自車両３０から見たときの自車両３０と後方車両５０との第４相対角度（＝β_２ａ）が算出される。

【0080】

（Ｓ２）では、後方車両５０から自車両３０を撮影して得られた画像から、後方車両５０から見たときの後方車両５０と自車両３０との第２相対角度（＝β_１）が算出される。

【0081】

（Ｓ３）では、前方車両４０から自車両３０を撮影して得られた画像から、前方車両４０から見たときの前方車両４０と自車両３０との第１相対角度（＝β_３）が算出される。

【0082】

（Ｓ４）では、自車両３０から前方車両４０を撮影して得られた画像から、自車両３０から見たときの自車両３０と前方車両４０との第３相対角度（＝β_２ｂ）が算出される。

【0083】

また、各車両間の距離である第１距離及び第２距離は、上述したように、自車両３０に設けられたミリ波レーダ１８の検出結果から算出される。

【0084】

ステップ１０５では、ＣＰＵ１１が、上述した第１相対角度、第２相対角度、リファレンス情報、及び相対関係情報に基づいて、自車両３０の曲率、ヨー角偏差、及び横位置偏差を推定する。

【0085】

自車両３０の曲率は、一例として、上述したように、前方車両４０の位置での第１曲率と、後方車両５０の位置での第２曲率との平均値として求められる。

【0086】

ＣＰＵ１１は、自車両３０の第３ヨー角偏差及び第４ヨー角偏差を求める。まず、上述の式（４）で求めたリファレンス位置２での自車両３０のヨー角α_１と、自車両３０と後方車両５０との相対的な位置関係とから、自車両３０の第３ヨー角偏差θ_２を求める。具体的には、下記の式（６）により求められる。

【0087】

【0088】

【0089】

次に、上述の式（５）で求めたリファレンス位置３での前方車両４０のヨー角α_２と、自車両３０と前方車両４０との相対的な位置関係とから、自車両３０の第４ヨー角偏差θ'_２を求める。具体的には、下記の式（７）により求められる。

【0090】

【0091】

【0092】

この場合、一例として、上記式（６）で求めた第３ヨー角偏差θ_２と、上記式（７）で求めた第４ヨー角偏差θ'_２との平均値を、自車両３０のヨー角偏差とする。

【0093】

ＣＰＵ１１は、自車両３０の第３横位置偏差及び第４横位置偏差を求める。第３横位置偏差は、リファレンス位置２での自車両３０の座標と、自車両３０と後方車両５０との相対的な位置関係とから求められる。また、第４横位置偏差は、リファレンス位置３での前方車両４０の座標と、自車両３０と前方車両４０との相対的な位置関係とから求められる。

【0094】

図９は、第１の実施形態に係る自車両３０の横位置偏差推定方法の説明に供する図である。

【0095】

リファレンス位置１及びリファレンス位置３から、図９に示す後方車両５０の車両位置１’の座標と、前方車両４０の車両位置３’の座標とが算出される。つまり、前方車両４０と自車両３０との相対的な位置関係と、自車両３０と後方車両５０との相対的な位置関係とが分かっているため、自車両３０の車両位置２’を算出することができる。そして、自車両３０の車両位置２’とリファレンス位置２とを比較することで、後方車両５０の車両位置１’の座標と、前方車両４０の車両位置３’の座標とを算出することができる。

【0096】

ステップ１０６では、ＣＰＵ１１が、自車位置推定処理の終了タイミングが到来したか否かを判定する。終了タイミングが到来していないと判定した場合（否定判定の場合）、ステップ１００に戻り処理を繰り返し、終了タイミングが到来したと判定した場合（肯定判定の場合）、本自車位置推定プログラム１５Ａによる一連の処理を終了する。

【0097】

一方、ステップ１０７では、ＣＰＵ１１が、ステップ１０１で認識した白線認識結果から、自車両３０の相対的な位置を推定し、ステップ１０６に移行する。

【0098】

このように本実施形態によれば、曲線道路において、前方車両だけでなく、後方車両からも情報を受け取ることで、前方車両からの情報及び後方車両からの情報が同時に途絶しない限り、自車両の位置を精度が劣化することなく推定することができる。

【0099】

[第２の実施形態]
上記第１の実施形態では、曲線道路において隊列走行を行う形態について説明した。本実施形態では、直線道路において隊列走行を行う形態について説明する。

【0100】

図１０は、第２の実施形態に係る直線道路での隊列走行の様子の一例を示す平面図である。

【0101】

図１０に示す直線道路の場合、前方車両４０のヨー角偏差及び横位置偏差と、後方車両５０のヨー角偏差及び横位置偏差とは、各車両のセンシングによって取得される。また、直線道路であるため、曲線道路の場合と異なり、リファレンス位置は直線上に位置する。曲線道路の場合と同様に、カメラ及びレーダを用いることで、自車両３０のヨー角偏差及び横位置偏差を求めることができる。

【0102】

このように本実施形態によれば、直線道路の場合でも、前方車両だけでなく、後方車両からも情報を受け取ることで、前方車両からの情報及び後方車両からの情報が同時に途絶しない限り、自車両の位置を精度が劣化することなく推定することができる。

【0103】

なお、上記各実施形態において、プロセッサとは広義的なプロセッサを指し、汎用的なプロセッサ（例えば、ＣＰＵ： Central Processing Unit、等）や、専用のプロセッサ（例えば、ＧＰＵ： Graphics Processing Unit、ＡＳＩＣ： Application Specific Integrated Circuit、ＦＰＧＡ： Field Programmable Gate Array、プログラマブル論理デバイス、等）を含むものである。

【0104】

また、上記各実施形態におけるプロセッサの動作は、１つのプロセッサによって成すのみでなく、物理的に離れた位置に存在する複数のプロセッサが協働して成すものであってもよい。また、プロセッサの各動作の順序は、上記各実施形態において記載した順序のみに限定されるものではなく、適宜変更してもよい。

【0105】

以上、実施形態として自車位置推定装置を例示して説明した。実施形態は、コンピュータを、自車位置推定装置が備える各部として機能させるためのプログラムの形態としてもよい。実施形態は、このプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体の形態としてもよい。

【0106】

その他、上記実施形態で説明した自車位置推定装置の構成は、一例であり、主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更してもよい。

【0107】

また、上記実施形態で説明したプログラムの処理の流れも、一例であり、主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。

【0108】

また、上記実施形態では、プログラムを実行することにより、実施形態に係る処理がコンピュータを利用してソフトウェア構成により実現される場合について説明したが、これに限らない。実施形態は、例えば、ハードウェア構成や、ハードウェア構成とソフトウェア構成との組み合わせによって実現してもよい。

【符号の説明】

【0109】

１０ 自車位置推定装置
１１ ＣＰＵ
１１Ａ 白線認識部
１１Ｂ 取得部
１１Ｃ 推定部
１２ ＲＯＭ
１３ ＲＡＭ
１４ Ｉ／Ｏ
１５ 記憶部
１５Ａ 自車位置推定プログラム
１６ 前方カメラ
１７ 後方カメラ
１８ ミリ波レーダ
１９ 車輪速センサ
２０ 通信部
３０ 自車両
４０ 前方車両
５０ 後方車両
９０ 車線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】