JP2006224904A

JP2006224904A - 車両制御装置

Info

Publication number: JP2006224904A
Application number: JP2005044021A
Authority: JP
Inventors: Akira Matsui; 章松井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-02-21
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2006-08-31

Abstract

【課題】道路分岐点後の各分岐路において適正な車両制御を行うことができる車両制御装置の提供。
【解決手段】本発明は、車両の走行を支援するための各種制御を行う車両制御装置において、車両の現在位置情報と所与の地図情報とに基づいて、進行方向前方にある道路分岐点を検出する手段と、検出した道路分岐点からの分岐後の複数の分岐路に対して、各分岐路に係る地図情報に基づいて、各分岐路を走行したと想定した場合の制御必要度を評価する手段とを備え、前記評価した最も高い制御必要度の分岐路を走行すると想定して、前記道路分岐点より手前の区間での制御態様を決定することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の走行を支援するための各種制御を行う車両制御装置に関する。

従来から、車両の現在位置情報と、ナビゲーションシステムに記憶された道路情報とに基づいて、道路分岐点を起点に発生する複数の分岐路の中から進行する方向を推定し、推定された分岐路の道路情報に基づいて車両制御を行う車両制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、自車前方の交差点（道路分岐点）から分岐する複数の分岐路のうち、走行難易度の最も低い分岐路（自車が進行する道路との交差角が最も小さい分岐路）と、該走行難易度の最も低い分岐路上のカーブとを対象として通過可否の判定をし、通過不可判定の場合には車速制御や警報などの各種車両制御を行う車両制御装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１０−１６９７６３号公報特開２００１−３１２７９８号公報

しかしながら、道路分岐点を起点に発生する複数の分岐路の中には、特に車両制御（典型的には、減速を促す警報や介入制動）の必要性の高い分岐路が含まれる場合がある。従って、上述の従来技術のように、単に走行の可能性が高い分岐路や、走行難易度の最も低い分岐路を走行すると想定して車両制御を行う構成では、実際に走行する分岐路が、想定していた分岐路と異なるものであり、しかも車両制御の必要性が高い分岐路であったとき、当該想定外の分岐路に対して適正な車両制御を行うための修正が困難となる。

そこで、本発明は、実際に走行する分岐路が想定と異なる分岐路であっても、当該想定外の分岐路に対して適正な車両制御を行うことができる車両制御装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一局面によれば、車両の走行を支援するための各種制御を行う車両制御装置において、
車両の現在位置情報と所与の地図情報とに基づいて、進行方向前方にある道路分岐点を検出する手段と、
検出した道路分岐点からの分岐後の複数の分岐路に対して、各分岐路に係る道路情報に基づいて、各分岐路を走行したと想定した場合の制御必要度を評価する手段とを備え、
前記評価した最も高い制御必要度の分岐路を走行すると想定して、前記道路分岐点より手前の区間での制御態様を決定することを特徴とする、車両制御装置が提供される。

本局面において、検出した道路分岐点からの分岐後の複数の分岐路に対して、車両の走行状態を表す走行状態情報及び／又は道路分岐点前後の道路情報に基づいて、各分岐路を走行する可能性を評価する走行可能性評価手段を更に備え、
前記走行可能性が所定値以上となる分岐路のうちの、前記制御必要度の最も高い分岐路を走行すると想定して、前記道路分岐点より手前の区間での制御態様を決定することとしてもよい。

本発明によれば、実際に走行する分岐路が想定と異なる分岐路であっても、当該想定外の分岐路に対して適正な車両制御を行うことができる車両制御装置を得ることができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本発明による車両制御装置の一実施例を示すシステム構成図である。本実施例の車両制御装置は、統合マネージャ１０を備える。統合マネージャ１０は、通常的なECU(電子制御ユニット)と同様、図示しないバスを介して互いに接続されたＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータとして構成されている。

統合マネージャ１０は、以下で詳説する如く、地図データベース２０内に格納されている地図情報（後述する）等に基づいて、車両進行方向前方に迫る道路分岐点を把握し、当該道路分岐点及びそこからの分岐路を適切に通過できるように、必要に応じて各種制御対象デバイスに制御指示を出して車両を制御する制御装置である。

上記の制御対象デバイスは、ブレーキ、エンジンやトランスミッションのような車両の運動を制御する装置のみならず、ディスプレイやオーディオのような警報装置として機能できる装置を含む。従って、統合マネージャ１０からこれらの制御対象デバイスに送信される制御指示には、運動制御装置に対する加減速指示や、警報装置に対する加減速を促す警報出力指示が含まれる。

統合マネージャ１０には、CAN（controller area network）などの適切なバスを介して、上記の制御デバイスの他、車両内の各種の電子部品（車速センサのような各種センサや各種ECU）が接続される。例えば、統合マネージャ１０には、ナビゲーション装置の主要機能を実現するナビゲーションＥＣＵ２０が接続される。ナビゲーションＥＣＵ２０は、マイクロコンピュータで構成され、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等を備えている。

ナビゲーションＥＣＵ２０には、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体上に地図データを保有する地図データベース２２や、地図表示や経路案内表示を映像により出力する液晶ディスプレイ等の表示装置２４、ユーザインターフェースとなるタッチパネル等の操作入力部２６等が接続されている。

ナビゲーションＥＣＵ２０には、自車位置検出手段２８を備えている。自車位置検出手段２８は、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機、ビーコン受信機及びＦＭ多重受信機や、車速センサやジャイロセンサ等の各種センサを含む。自車位置検出手段２８は、ＧＰＳ受信機によりＧＰＳアンテナを介してＧＰＳ衛星が出力するＧＰＳ信号を受信する。自車位置検出手段２８は、ＧＰＳ信号を所定形式の信号に変換してナビゲーションＥＣＵ２０に供給する。ナビゲーションＥＣＵ２０は、ＧＰＳ信号や各種センサから供給された信号に基づいて、現在の車両位置及び車両方位を演算する。

地図データベース２２には、地図データが格納されている。地図データには、通常的なものと同様、道路分岐点（交差点）に対応するノードの座標情報、高速道路の合流点／分岐点に各々対応する各ノードの座標情報、隣接するノードを接続するリンク情報、各リンクに対応する道路の幅員情報、各リンクに対応する国道・県道・高速道路等の道路種別、各リンクの通行規制情報及び各リンク間の通行規制情報等の各種道路情報が含まれている。

地図データベース２２には、更に、コーナの形状に関する道路情報としてコーナ情報が含まれている。コーナは、典型的には、クロソイド曲線（緩和曲線）の形状を有する入口側のクロソイド区間、一定曲率区間、及び、出口側のクロソイド区間からなる。従って、コーナ情報は、各クロソイド区間の開始点及び終了点（座標値）、各一定曲率区間の開始点及び終了点、一定曲率区間の曲率半径R［ｍ］、カントα［％］、旋回角度θ［rad］、クロソイド区間の区間長Ｌ_C［ｍ］及び一定曲率区間の区間長Ｌ_F［ｍ］若しくはその類を含んでよい。

ここで、一般的なナビゲーション装置の地図データには、これらのコーナ情報は含まれていない。典型的には、コーナは点情報の集合として管理されている。かかる地図データに対しては、これらの点情報から上記のコーナ情報（曲率半径Rや区間長Ｌ_F、Ｌ_Cなど）が予め算出・生成され、これらがコーナ情報として地図データベース２２に格納されてもよい。

或いは、コーナ情報は、一般的なナビゲーション装置の地図データに代えて若しくはそれに加えて、詳細な実測データを用いて導出されたものであってもよく、若しくは、当該コーナを実走行した際に得られる横加速度データやヨー角データ（センサ出力）に基づいて逆算的に導出されたものであってもよい。前者の場合として、具体的には各種入手可能な工事図面から曲率情報を導出してもよく、又は、航空写真から道路のセンターラインに対して形状点列を打点し、当該打点データを解析して曲率情報を導出してもよい。

尚、地図データベース２２内にこれらのコーナ情報を事後的に追記・更新する構成の場合には、地図データベース２２はハードディスクのような書き込み可能な記録媒体により構成されてよい。

次に、本実施例による統合マネージャ１０（及びナビゲーションＥＣＵ２０）により実現される車両制御について説明する。図２は、本実施例に係るナビゲーションＥＣＵ２０及び統合マネージャ１０の処理を示すフローチャートである。ここでは、図３に示す道路環境において車両進行方向前方に道路分岐点Xが出現した場合を想定する。

先ず、ステップ１００として、ナビゲーションＥＣＵ２０は、車両の現在位置情報と地図データベース２２内の地図データに基づいて、進行方向前方の所定距離内に道路分岐点が存在するか否かを判定する。尚、本明細書及び添付の特許請求の範囲において、用語“道路分岐点”とは、典型的には、走行可能な車線が２以上方向に分かれる地点であり、典型的には交差点を指すが、高速道路の分岐点などのような、分岐直後の方向は略同じであるが実質的には分岐である地点も含むものとする。

上記ステップ１００において道路分岐点が検出された場合、ステップ１１０以降の処理に進む。本例では、図３に示す道路分岐点Xが検出されるものとする。

ステップ１１０では、ナビゲーションＥＣＵ２０は、道路分岐点Xを起点として発生する複数の分岐路の中から、評価候補となる分岐路を選択する。この評価候補の選別は、以下の処理で制御必要度の評価を受けるに値する分岐路のみを選別する趣旨で実行されるものであり、例えば検出した道路分岐点前後での道路形状、現在又は現在までの車両の走行状態やドライバの運転状態等に基づくものであってよい。例えば、一方通行などにより走行できない分岐路や、車両を９０度以上旋回しなければ走行できないような分岐路といったような、現在の走行路からの走行が物理的に不能ないし困難であるか若しくは走行の可能性の非常に小さい分岐路が、評価候補から排除されてよい。本例では、図３に示す分岐路D0〜D2の中から、分岐路D1、D2が評価候補として選別され、分岐路D0が評価候補から除外されるものとする。

このようにして評価候補となる分岐路が選別されると、ナビゲーションＥＣＵ２０は、当該選別した分岐路に係る道路情報を地図データベース２２内から検索して取り出し、当該取り出した道路情報を統合マネージャ１０に送信する。このようにしてナビゲーションＥＣＵ２０から道路情報が供給されると、ステップ１２０以降において、統合マネージャ１０は、以下で詳説するように、道路分岐点手前の道路区間において、各分岐路の状態に応じた適切な車両制御を実行していく。

以下、前提として、統合マネージャ１０には、ナビゲーションＥＣＵ２０の自車位置検出手段２８により検出される自車位置情報及び車速センサからの自車速情報が、所定周期毎に供給されており、統合マネージャ１０は、常時、最新の車両位置及び車速を算出・把握しているものとする。

先ず、ステップ１２０では、統合マネージャ１０は、評価候補とされた各分岐路に対して、制御必要度を評価する。ここで、分岐路に対する制御必要度は、当該分岐路の区間を安定して走行させるために必要な目標制御値に対応し、例えば介入制動の場合、当該分岐路上のある地点である目標速度まで減速するのに必要な目標減速度又はその類であってよい。以下では、説明上、制御必要度とは、目標減速度とする。

本例では、評価候補として選別された分岐路D1、D2に対して制御必要度が評価される。先ず一時停止点を含む分岐路D1に対しては、当該一時停止点で車速ゼロを実現する必要があるため、比較的高い制御必要度が付与される。尚、分岐路D1が一時停止点を含むことは、地図データベース２２内の地図データに基づいて判断されてよい。但し、地図データベース２２内の地図データにかかる道路情報が含まれていない場合、例えば信号機の無い交差点を簡易的に一時停止点と看做してもよく、或いは、当該一時停止点で交差する道路との優先関係や道路種別の対比結果に基づいて、一時停止点が存在するか否かを推定してもよい。後者のような推定方法の詳細は、例えば特開２００４−８６３６３号公報に開示されており、かかる方法が採用されてよい。また、CCDカメラなどのような撮像手段を搭載する車両においては、過去に走行した道路分岐点で実際に取得された正確な道路情報が、地図データベース２２内に追加的に格納され、次回以降の走行の際に利用されてもよい。

コーナを含む分岐路D2に対しては、当該コーナの入口で所定の車速を実現する必要があるものの、車速ゼロを実現する必要がある分岐路D1に比べて低い制御必要度が付与される。ここで、分岐路D2がコーナを含むことは、地図データベース２２内の地図データに基づいて判断されてよい。但し、曲率半径が一定基準より大きいコーナのような、制御の必要性の乏しいコーナは除外されてよい。この観点から、コーナを含む分岐路に対しては、制御必要度は、含まれるコーナの曲率半径やコーナ手前の減速区間の長さなどに基づいて、段階的に評価されてよい。また、複数のコーナを連続して含む場合には、かかる連続コーナの最も急なコーナに関する情報に基づいて、制御必要度が評価されてもよい。

続くステップ１３０では、統合マネージャ１０は、各分岐路に対して評価した制御必要度のうち最も高い制御必要度を特定・選択し、続くステップ１４０では、統合マネージャ１０は、当該最も高い制御必要度を基準として、最終的な目標制御値を決定する。本例では、上述の如く分岐路D1に対する制御必要度が分岐路D2に対する制御必要度よりも大きいので、分岐路D1に対する制御必要度を基準として（即ち車両が分岐路D1を走行すると想定して）、最終的な目標制御値が決定されることになる。具体的には、現在の車両位置から一時停止点までの距離と、現在の車速とに基づいて、一時停止点で車速ゼロを実現するために必要な目標減速度が算出され、当該目標減速度が最終的な目標制御値とされる。

一方、上記ステップ１００において所定距離内に道路分岐点が存在しないと判定された場合には、統合マネージャ１０は、通常通り、現在の走行路に直接関連する道路情報に基づいて、最終的な目標制御値を決定する（ステップ１５０）。例えば、図3に示す先の例とは異なり、分岐路D0やD1がなく、道路分岐点Xが存在しない場合、統合マネージャ１０は、（正確には、“分岐路”といえないが）分岐路D２に対する制御必要度を基準として、最終的な目標制御値を決定することになる。

このようにして最終的な目標制御値を決定すると、統合マネージャ１０は、ステップ１６０において、当該最終的な目標制御値に基づいて、必要に応じて車両制御を実行する。車両制御は、例えば減速を促す各種警報や介入制動のような車両制御であってよく、この場合、例えば最終的な目標制御値である目標減速度が所定値以上となったときに（即ち所定基準以上の減速が必要となったときに）、各種警報及び／又は介入制動が実行されてよい。尚、本発明は、特に警報や介入制動のような車両制御の詳細によって限定されるものではなく、如何なる適切な車両制御に対しても適用可能である。

本ステップ１６０において、車両が道路分岐点を実際に通過する等して実際の車両の走行路が確定した後は、当然ながら、当該実際に走行している分岐路に係る目標制御値に基づいて、車両制御が実行されることになる。従って、先の例で、仮に実際の車両の走行路が分岐路D1でなく分岐路D2であると判明した場合、統合マネージャ１０は、分岐路D２に対する制御必要度を基準として、最終的な目標制御値を決定することになる。この場合でも、本実施例によれば、分岐路D２に対する制御必要度が、上述の如く、分岐路D1に対する制御必要度に比して低いので、分岐路D２を走行時に急な減速を要求等する必要が無く、適正な車両制御を実現することが可能である。

以上のように本実施例によれば、車両前方の道路分岐点が検出された段階で、当該道路分岐点から派生する複数の分岐路のうち、走行可能性のある分岐路を適切に選別し、当該選別した分岐路に対してそれぞれ評価した制御必要度のうち、最も高い制御必要度に基づいて車両制御が実行されるので、仮に実際に走行する分岐路が想定と異なる分岐路であっても、当該想定外の分岐路に対して適正な車両制御を行うことができる。

尚、本実施例の変形例として、上述の制御必要度（目標制御値）が、より厳密に求められてもよい。例えば、コーナを含む分岐路D2に対しては、コーナにおける一定曲率区間X_Fの曲率半径R及びカントαを用いて、当該コーナ走行時の目標速度Vtg［ｍ／ｓ］を算出し、次いで、現在の車両位置や車速、コーナ入口までの距離情報に基づいて、目標速度Vtgをコーナ入口で実現するのに必要な目標減速度を算出してもよい。具体的には、統合マネージャ１０は、現在の車速をV0［ｍ／ｓ］として、コーナの入口側クロソイド区間の開始点で目標速度Vtgとなるように減速可能区間内で減速する場合の目標減速度［ｍ／ｓ^２］を算出する。この算出では、簡易的に現在の車速V0が維持されるものと仮定してもよく、或いは、現在までの車速の履歴に基づいて推定可能な以後の加減速態様が加味されてもよい。この際、目標速度Vtgは、所定の横加速度（旋回横加速度）の許容限度値をGy［ｍ／ｓ^２］としたとき、Gy＝Vtg^２／R＋α・ｇ／１００なる関係に基づいて、Vtg＝｛R（Gy−α・ｇ／１００）｝^１／２により導出されてよい（ｇは重力加速度）。尚、許容限度値Gyは、車種毎に異なる走行性能等の相違に応じて適宜設定される設計値であるが、可変値であってよく、例えば安全性を重視するユーザに対しては下方修正されてもよい。目標速度Vtgは、コーナ毎に予め生成されていてもよく、この場合、各コーナの目標速度Vtgは、統合マネージャ１０のアクセス可能なメモリに記憶されていてもよく、若しくは、統合マネージャ１０に道路情報の一部として供給されても良い。一方、一時停止点を含む分岐路D1に対しては、現在の車両位置や車速、現在の車両位置から一時停止点までの距離に基づいて、一時停止点で車速ゼロを実現するために必要な目標減速度を算出してもよい。かかる変形例では、上述の如く求めた２つの目標減速度の大きい方に基づいて車両制御を行うこととすればよい。尚、本変形例において、制御必要度（目標制御値）は、上述の各地点（一時停止点又はコーナ入口）での目標速度に基づいて、道路分岐点Xまでに必要な目標減速度が算出されてもよい。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例では、代表的な例としてコーナや一時停止線に基づいて制御必要度を評価しているが、分岐路における制限速度や渋滞情報、工事情報、車線・幅員情報のような各種道路情報を因子として制御必要度を評価・補正することも可能である。

また、上述の実施例は、主に車両の減速度を調整する車両減速制御に関するものであるが、本発明は、プリクラッシュシートベルトのような直接的に車両の運動に影響を与えない他の制御に対しても適用可能である。また、減速制御だけでなく、事故回避操舵制御などを適用することも可能である。

また、上述の実施例において、ナビゲーション装置でルート案内がなされている場合には、ルート案内に反する分岐路に係る制御必要度に対しては、相対的に小さく評価される方向に重み付けをしてもよい。

また、上述の実施例では、ナビゲーションＥＣＵ２０及び統合マネージャ１０が別個独立のハードウェア構成となっているが、ナビゲーションＥＣＵ２０の機能が統合マネージャ１０に組み込まれてもよい。

本発明による車両制御装置の一実施例を示すシステム構成図である。本実施例に係るナビゲーションＥＣＵ２０及び統合マネージャ１０の処理を示すフローチャートである。本発明による車両制御装置が適用される典型的な道路環境を示す概念図である。

符号の説明

１０統合マネージャ
２０ナビゲーションＥＣＵ
２２地図データベース
２４表示装置
２６操作入力部
２８自車位置検出手段

Claims

車両の走行を支援するための各種制御を行う車両制御装置において、
車両の現在位置情報と所与の地図情報とに基づいて、進行方向前方にある道路分岐点を検出する手段と、
検出した道路分岐点からの分岐後の複数の分岐路に対して、各分岐路に係る道路情報に基づいて、各分岐路を走行したと想定した場合の制御必要度を評価する手段とを備え、
前記評価した最も高い制御必要度の分岐路を走行すると想定して、前記道路分岐点より手前の区間での制御態様を決定することを特徴とする、車両制御装置。
検出した道路分岐点からの分岐後の複数の分岐路に対して、車両の走行状態を表す走行状態情報及び／又は道路分岐点前後の道路情報に基づいて、各分岐路を走行する可能性を評価する走行可能性評価手段を更に備え、
前記走行可能性が所定値以上となる分岐路のうちの、前記制御必要度の最も高い分岐路を走行すると想定して、前記道路分岐点より手前の区間での制御態様を決定することを特徴とする、請求項１に記載の車両制御装置。