定位的任務是知道車輛在高精地圖中的位置。
GPS對定位來說不夠精確，在1~3m範圍，在高樓、峽谷等GPS信號弱的地方，甚至達到10～50m的誤差。
車輛通過傳感器得到的數據座標與高精地圖座標進行對比，得到自身座標和地圖座標之間的轉換數據，這是車輛精確定位的關鍵。
GNSS RTK
由美國政府研發並在全球範圍內運營的衛星導航系統，這類系統的通用名成爲全球導航系統衛星或者GNSS，GPS是使用最廣泛的GNSS系統。
GPS分三部分組成：衛星、控制站和GPS接收器。
RTK涉及在地面上建立幾個基站，每個基站都知道自己精確的“地面實況”位置，“地面實況位置”與接收到的GPS位置之間的偏差爲GPS的測量偏差，通過將誤差傳遞到其他基站以供自身的位置計算，在RTK的幫助下可以將定位誤差限制在10cm以內，但仍存在高樓和其他障礙物阻擋GPS信號的問題，GPS還存在更新頻率低（大約10Hz）的缺點。
慣性導航
可以使用加速度、初始速度和初始位置來計算車輛在任何時間點的車速和位置。
陀螺儀是慣性測量單元（IMU）的主要組件，IMU的一個重要特徵在於它以高頻率更新，更新頻率可以達到1000Hz，可以提供接近實時的位置信息，缺點是其運動誤差會隨着時間增加而增加，因此只能依靠IMU在短時間內進行定位，但可以結合GPS，一方面彌補GPS更新頻率低的缺陷，另一方面GPS糾正IMU的運動誤差。
激光雷達
利用激光雷達的電影能匹配對車輛進行定位，通過激光雷達數據與預先存在的高精地圖進行連續配對，可以獲知車輛在根據地圖的全局位置和方向。
Apollo使用的是直方圖濾波，也稱爲誤差平方和方法（SSD），將通過傳感器掃描的點雲滑過地圖上的每一個位置，在每個位置計算掃描點與高精地圖上對應點之間的誤差或距離，然後對誤差的平方進行求和，求得的和最小，掃描結果與地圖之間的匹配越好。
激光雷達定位的優勢在於穩健性，只要從高精地圖開始並且存在有效的傳感器就能始終進行定位，主要缺點在於難以構建高精地圖並保持更新。
視覺定位
單純靠圖像實現精確定位是非常困難的，一般與其他傳感器數據進行融合。
視覺定位的優點在於圖像數據很容易獲得，缺點在於缺乏三維信息和三維地圖的依賴。
Apollo定位
Apollo使用基於GPS、IMU和激光雷達的多傳感器融合定位系統，，利用之間的優勢互補，GNSS輸出位置和速度信息，LiDAR輸出位置和行進方向信息，再通過卡爾曼濾波融合在一起，其中慣性導航用於卡爾曼濾波的預測步驟，GNSS和LiDAR用於卡爾曼濾波的測量結果更新步驟。