CN108628300B - 路径决定装置、车辆控制装置、路径决定方法及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够更迅速且适当地决定路径的路径决定装置、车辆控制装置、路径决定方法及存储介质。路径决定装置具备：识别部(121)，其识别本车辆的周边状况；以及评价部(123C)，其根据基于由所述识别部识别出的所述本车辆的周边状况而对多个边线分别赋予的成本的合计，来对多个路径分别进行评价，并基于评价结果而从多个所述路径中选择一个以上的路径，其中，多个所述路径分别是将多个所述边线相连而得到的路径，多个所述边线分别是将在所述本车辆的行进方向侧沿所述行进方向和道路宽度方向分别隔开间隔地假定的多个假想的节点中的两个节点连接的边线。

Description

路径决定装置、车辆控制装置、路径决定方法及存储介质
技术领域
本发明涉及路径决定装置、车辆控制装置、路径决定方法及存储介质。
背景技术
以往，公开了一种装置，其为预测本车辆周边的移动体的将来的移动状态并基于该将来的移动状态来进行驾驶支援的驾驶支援装置，其具备：移动状态取得机构，其取得移动体的当前的移动状态；以及移动状态预测机构，其基于由移动状态取得机构取得的移动体的当前的移动状态来预测移动体的规定时间后的存在概率分布(日本专利第5614055号公报)。在该装置中，针对在网格上划分出的区域分别算出障碍物的存在概率、本车的存在概率，并最终地进行包含自动转向的控制。
在上述以往的技术中，有可能存在运算负荷高且在车辆的行驶场景中无法实时响应的情况。由于车辆的行驶场景中的周边物体的运动时刻发生变化，因此也存在期望一次性地以粗的粒度进行计算的情况。
发明内容
发明要解决的课题
本发明考虑到这样的情况而提出，其目的之一在于提供一种能够更迅速且适当地决定路径的路径决定装置、车辆控制装置、路径决定方法及存储介质。
用于解决课题的方案
本发明的车辆控制系统、车辆控制方法及存储介质采用了以下的结构。
(1)：一种路径决定装置，其具备：识别部，其识别本车辆的周边状况；以及评价部，其根据基于由所述识别部识别出的所述本车辆的周边状况而对多个边线(edge)分别赋予的成本的合计，来对多个路径分别进行评价，并基于评价结果而从多个所述路径中选择一个以上的路径，其中，多个所述路径分别是将多个所述边线相连而得到的路径，多个所述边线分别是将在所述本车辆的行进方向侧沿所述行进方向和道路宽度方向分别隔开间隔地假定的多个假想的节点中的两个节点连接的边线。
(2)：在(1)的基础上，所述识别部识别所述本车辆的周边的物体的位置及状态，所述路径决定装置还具备预测部，该预测部基于由所述识别部识别出的所述物体的位置及状态来预测所述物体的将来的位置，所述评价部基于由所述预测部预测出的所述物体的将来的位置来对多个所述边线分别赋予成本。
(3)：在(1)的基础上，在所述道路宽度方向上按车道假定多个所述节点。
(4)：在(1)的基础上，在评价区间的终端处的目标车道被确定了的情况下，所述评价部针对在所述评价区间的终端处能够到达所述目标车道的一个以上的路径分别进行评价。
(5)：在(1)的基础上，对于多个所述路径的全部，在所述成本的合计超过基准的情况下，所述评价部决定追随前行车辆而行驶。
(6)：在(1)的基础上，所述识别部识别所述本车辆的周边的物体的位置，在由所述识别部识别出的所述物体的位置从车道中央偏移了的情况下，所述评价部增大对与偏移的目的地的车道对应的边线赋予的成本。
(7)：在(1)的基础上，所述识别部识别所述本车辆的周边的物体的位置及尺寸，在由所述识别部识别出的所述物体的尺寸大的情况下，所述评价部增大对所述物体的周边的边线赋予的成本。
(8)：在(1)的基础上，所述识别部识别所述本车辆的周边的物体移动的朝向，所述评价部基于由所述识别部识别出的朝向来决定对所述物体的周边的边线赋予的成本。
(9)：一种车辆控制装置，其具备(1)的发明的路径决定装置；以及行驶控制部，其基于由所述路径决定装置的评价部选择出的路径来使本车辆行驶。
(10)：一种路径决定方法，其使搭载于本车辆的计算机执行如下处理：识别本车辆的周边状况；根据基于由所述识别部识别出的所述本车辆的周边状况而对多个边线分别赋予的成本的合计，来对多个路径分别进行评价；以及基于评价结果而从多个所述路径中选择一个以上的路径，其中，多个所述路径分别是将多个所述边线相连而得到的路径，多个所述边线分别是将在所述本车辆的行进方向侧沿所述行进方向和道路宽度方向分别隔开间隔地假定的多个假想的节点中的两个节点连接的边线。
(11)：一种存储介质，其存储有程序，所述程序使搭载于本车辆的计算机执行如下处理：识别本车辆的周边状况；根据基于由所述识别部识别出的所述本车辆的周边状况而对多个边线分别赋予的成本的合计，来对多个路径分别进行评价；以及基于评价结果而从多个所述路径中选择一个以上的路径，其中，多个所述路径分别是将多个所述边线相连而得到的路径，多个所述边线分别是将在所述本车辆的行进方向侧沿所述行进方向和道路宽度方向分别隔开间隔地假定的多个假想的节点中的两个节点连接的边线。
发明效果
根据各技术方案所记载的发明，能够更迅速且适当地决定路径。
附图说明
图1是利用了实施方式的路径决定装置的车辆系统的结构图。
图2是表示由本车位置识别部识别出本车辆相对于行驶车道的相对位置及姿态的情形的图。
图3是表示基于推荐车道来生成目标轨道的情形的图。
图4是用于说明节点和边线的图。
图5是用于说明NG节点的设定方法的图(之一)。
图6是用于说明NG节点的设定方法的图(之二)。
图7是表示边线成本表的初始状态的图。
图8是表示边线成本表的第二阶段的状态的图。
图9是表示边线成本表的第三阶段的状态的图。
图10是表示边线成本表的第四阶段的状态的图。
图11是例示出使目标节点为(16)的情况下决定的路径的图。
图12是表示基于路径生成的曲线C的一例的图。
图13是用于说明行进方向上的NG区域的设定方法的图。
图14是用于说明道路宽度方向上的NG区域的设定方法的图(之一)。
图15是表示函数c(VW)的一例的图。
图16是用于说明道路宽度方向上的NG区域的设定方法的图(之二)。
图17是用于说明道路宽度方向上的NG区域的设定方法的图(之三)。
图18是用于说明道路宽度方向上的NG区域的设定方法的图(之四)。
图19是用于说明道路宽度方向上的NG区域的设定方法的图(之五)。
图20是用于说明道路宽度方向上的NG区域的设定方法的图(之六)。
图21是用于说明周边车辆的位置偏移引起的成本的修正的图。
图22是用于说明周边车辆的位置偏移引起的节点的位置的修正的图。
图23是表示由自动驾驶控制单元执行的处理的流程的一例的流程图。
图24是表示进行用于使本车辆超过前方的周边车辆的车道变更的情形的图(之一)。
图25是表示进行用于使本车辆超过前方的周边车辆的车道变更的情形的图(之二)。
图26是表示进行两次用于使本车辆超过前方的周边车辆的车道变更的情形的图(之一)。
图27是表示进行两次用于使本车辆超过前方的周边车辆的车道变更的情形的图(之二)。
图28是表示本车辆相对于从后方接近的周边车辆空出道路的情形的图(之一)。
图29是表示本车辆相对于从后方接近的周边车辆空出道路的情形的图(之二)。
图30是表示节点的配置的另一例的图。
符号说明：
100 自动驾驶控制单元
100A 驾驶支援单元
120 第一控制部
121 外界识别部
121A 物体类别判别部
122 本车位置识别部
123 行动计划生成部
123A 边线假定部
123B 将来位置预测部
123C 评价部
140 第二控制部
141 行驶控制部
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的路径决定装置、车辆控制装置、路径决定方法及存储介质的实施方式。
[整体结构]
在本实施方式中，说明路径决定装置适用于自动驾驶车辆的情况。图1是利用了实施方式的路径决定装置的车辆系统1的结构图。搭载有车辆系统1的车辆例如为二轮、三轮、四轮等的车辆，其驱动源为柴油发动机、汽油发动机等内燃机、电动机、或者它们的组合。电动机使用与内燃机连结的发电机发出的发电电力、或者二次电池、燃料电池的放电电力来进行动作。
车辆系统1例如具备相机10、雷达装置12、探测器14、物体识别装置16、通信装置20、HMI(Human Machine Interface)30、导航装置50、MPU(Micro-Processing Unit)60、车辆传感器70、驾驶操作件80、自动驾驶控制单元100、行驶驱动力输出装置200、制动装置210及转向装置220。上述的装置、设备通过CAN(ControllerArea Network)通信线等多路通信线、串行通信线、无线通信网等而彼此连接。图1所示的结构只是一例，可以省略结构的一部分，也可以进一步追加其他结构。
相机10例如是利用了CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary MetalOxide Semiconductor)等固体摄像元件的数码相机。相机10在搭载有车辆系统1的车辆(以下称作本车辆M)的任意部位安装有一个或多个。在对前方进行拍摄的情况下，相机10安装于前风窗玻璃上部、车室内后视镜背面等。相机10例如周期性地反复对本车辆M的周边进行拍摄。相机10也可以是立体摄影机。
雷达装置12向本车辆M的周边放射毫米波等电波，并且检测由物体反射后的电波(反射波)来至少检测物体的位置(距离及方位)。雷达装置12在本车辆M的任意部位安装有一个或多个。雷达装置12也可以通过FM-CW(Frequency Modulated Continuous Wave)方式来检测物体的位置及速度。
探测器14是测定相对于照射光的散射光来检测直至对象的距离的LIDAR(LightDetection and Ranging、或者Laser Imaging Detection and Ranging)。探测器14在本车辆M的任意部位安装有一个或多个。
物体识别装置16对相机10、雷达装置12及探测器14中的一部分或全部的检测结果进行传感器融合处理来识别物体的位置、种类、速度等。物体识别装置16将识别结果向自动驾驶控制单元100输出。
通信装置20例如利用蜂窝网、Wi-Fi网、Bluetooth(注册商标)、DSRC(DedicatedShort Range Communication)等来与存在于本车辆M的周边的其他车辆进行通信，或者经由无线基地站与各种服务器装置进行通信。
HMI30对本车辆M的乘客提示各种信息，并且接受由乘客进行的输入操作。HMI30包括各种显示装置、扬声器、蜂鸣器、触摸面板、开关、按键等。
导航装置50例如具备GNSS(Global Navigation Satellite System)接收机51、导航HMI52及路径决定部53，将第一地图信息54保持于HDD(Hard Disk Drive)、闪存器等存储装置。GNSS接收机基于从GNSS卫星接收到的信号来确定本车辆M的位置。本车辆M的位置也可以通过利用了车辆传感器70的输出的INS(Inertial Navigation System)来确定或补充。导航HMI52包括显示装置、扬声器、触摸面板、按键等。导航HMI52也可以与前述的HMI30一部分或全部共用化。路径决定部53例如根据由GNSS接收机51确定的本车辆M的位置(或者输入的任意位置)，并参照第一地图信息54来决定直至由乘客使用导航HMI52输入的目的地为止的路径(以下称作地图上路径)。第一地图信息54例如是通过表示道路的线路和由线路连接的节点来表现道路形状的信息。第一地图信息54也可以包括道路的曲率、POI(PointOf Interest)信息等。由路径决定部53决定的地图上路径向MPU60输出。导航装置50也可以基于由路径决定部53决定的地图上路径来进行使用了导航HMI52的路径引导。导航装置50例如也可以通过用户持有的智能手机、平板终端等终端装置的功能来实现。导航装置50也可以经由通信装置20向导航服务器发送当前位置和目的地来取得从导航服务器回复的地图上路径。
MPU60例如作为推荐车道决定部61而发挥功能，将第二地图信息62保持于HDD、闪存器等存储装置。推荐车道决定部61将从导航装置50提供的路径分割为多个区段(例如在车辆行进方向上按100[m]分割)，并参照第二地图信息62而按区段决定推荐车道。推荐车道决定部61决定在从左侧起的第几个车道上行驶。推荐车道决定部61在路径中存在分支部位、汇合部位等的情况下，决定推荐车道，以使本车辆M能够在用于向分支目的地行进的合理的路径上行驶。
第二地图信息62是比第一地图信息54精度高的地图信息。第二地图信息62例如包括车道的中央的信息或者车道的边界的信息等。在第二地图信息62中可以包括道路信息、交通限制信息、住所信息(住所、邮政编码)、设施信息、电话号码信息等。道路信息中包括高速道路、收费道路、国道、都道府县道这样的表示道路的类别的信息、道路的车道数、各车道的宽度、道路的坡度、道路的位置(包括经度、纬度、高度的三维坐标)、车道的转弯的曲率、车道的汇合及分支点的位置、设置于道路的标识等信息。第二地图信息62可以通过使用通信装置20访问其他装置而随时更新。
车辆传感器70包括检测本车辆M的速度的车速传感器、检测加速度的加速度传感器、检测绕铅垂轴的角速度的横摆角速度传感器、以及检测本车辆M的朝向的方位传感器等。
驾驶操作件80例如包括油门踏板、制动踏板、变速杆、转向盘及其他操作件。在驾驶操作件80上安装有对操作量或操作的有无进行检测的传感器，其检测结果向自动驾驶控制单元100、或者行驶驱动力输出装置200、制动装置210及转向装置220中的一方或双方输出。
自动驾驶控制单元100例如具备第一控制部120和第二控制部140。第一控制部120和第二控制部140分别通过CPU(Central Processing Unit)等处理器执行程序(软件)来实现。程序可以预先保存于HDD(Hard Disk Drive)、闪存器等存储装置，也可以保存于DVD、CD-ROM等能够装卸的存储介质，并通过将存储介质装配于驱动装置而安装于存储装置。第一控制部120和第二控制部140的功能部中的一部分或全部可以通过LSI(Large ScaleIntegration)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)等硬件(电路部；包括电路(cirquitry))来实现，也可以通过软件与硬件的协同配合来实现。自动驾驶控制单元100是“车辆控制装置”的一例。
第一控制部120例如具备外界识别部121、本车位置识别部122及行动计划生成部123。外界识别部121具备物体类别判别部121A。行动计划生成部123具备边线假定部123A、将来位置预测部123B及评价部123C。将物体类别判别部121A、边线假定部123A、将来位置预测部123B及评价部123C合起来的部件是路径决定装置的一例。
外界识别部121基于从相机10、雷达装置12及探测器14经由物体识别装置16输入的信息，来识别处于本车辆M的周边的物体的位置及速度、以及加速度等状态。物体的位置可以通过该物体的重心、角部等代表点来表示，也可以通过表现出的区域来表示。物体的“状态”也可以包括物体的加速度、加加速度、或者“行动状态”(例如是否正进行车道变更或者要进行车道变更)。
外界识别部121的物体类别判别部121A判别物体的类别(大型车辆、普通车辆、卡车、二轮车、行人、护栏、电线杆、驻车车辆等)。物体类别判别部121A例如基于由相机10拍摄的物体的尺寸、形状、雷达装置12的接收强度及其他信息来判别物体的类别。
本车位置识别部122例如识别本车辆M正行驶的车道(行驶车道)、以及本车辆M相对于行驶车道的相对位置及姿态。本车位置识别部122例如通过对从第二地图信息62得到的道路划分线的图案(例如实线与虚线的排列)与从由相机10拍摄到的图像识别出的本车辆M的周边的道路划分线的图案进行比较，来识别行驶车道。在该识别中，也可以加进从导航装置50取得的本车辆M的位置、由INS处理的处理结果。
并且，本车位置识别部122例如识别本车辆M相对于行驶车道的位置、姿态。图2是表示由本车位置识别部122识别出本车辆M相对于行驶车道L1的相对位置及姿态的情形的图。本车位置识别部122例如将本车辆M的基准点(例如重心)从行驶车道中央CL的偏离OS、以及本车辆M的行进方向相对于将行驶车道中央CL相连的线所成的角度θ作为本车辆M相对于行驶车道L1的相对位置及姿态来识别。也可以代替于此，本车位置识别部122将本车辆M的基准点相对于本车道Ｌ１的任一侧端部的位置等作为本车辆M相对于行驶车道的相对位置来识别。由本车位置识别部122识别出的本车辆M的相对位置向推荐车道决定部61及行动计划生成部123提供。
行动计划生成部123决定在自动驾驶中依次执行的事件，以便在由推荐车道决定部61决定的推荐车道上行驶，且能够应对本车辆M的周边状况。事件中例如存在以恒定速度在相同的行驶车道上行驶的定速行驶事件、追随前行车辆的追随行驶事件、赶超前行车辆的赶超事件、躲避障碍物的躲避事件、车道变更事件、汇合事件、分支事件、紧急停止事件、用于结束自动驾驶而向手动驾驶进行切换的切换事件等。在这些事件的执行中，也有时基于本车辆M的周边状况(周边车辆、行人的存在、道路施工引起的车道狭窄等)来计划用于躲避的行动。
行动计划生成部123通过边线假定部123A、将来位置预测部123B及评价部123C的功能来生成本车辆M将来行驶的目标轨道。各功能部的详细情况后述。目标轨道例如包括速度要素。例如，目标轨道表现为将本车辆M应该到达的地点(轨道点)顺次排列而成的轨道。轨道点是每隔规定的行驶距离的本车辆M应该到达的地点，与此不同，每隔规定的采样时间(例如零点几[sec]程度)的目标速度及目标加速度作为目标轨道的一部分来生成。轨道点也可以是每隔规定的采样时间的在该采样时刻下的本车辆M应该到达的位置。在该情况下，目标速度、目标加速度的信息由轨道点的间隔表现。
图3是表示基于推荐车道来生成目标轨道的情形的图。如图所示，推荐车道设定为适合于沿着直至目的地为止的路径行驶。当来到距推荐车道的切换地点规定距离的跟前(可以根据事件的种类决定)时，行动计划生成部123起动车道变更事件、分支事件、汇合事件等。在各事件的执行中，在需要躲避障碍物的情况下，如图所示那样生成躲避轨道。
第二控制部140具备行驶控制部141。行驶控制部141控制行驶驱动力输出装置200、制动装置210及转向装置220，以使本车辆M按照预定的时刻通过由行动计划生成部123生成的目标轨道。
行驶驱动力输出装置200将用于使车辆行驶的行驶驱动力(转矩)向驱动轮输出。行驶驱动力输出装置200例如具备内燃机、电动机及变速器等的组合和对它们进行控制的ECU。ECU按照从行驶控制部141输入的信息、或者从驾驶操作件80输入的信息来控制上述的结构。
制动装置210例如具备制动钳、向制动钳传递液压的液压缸、使液压缸产生液压的电动马达、以及制动ECU。制动ECU按照从行驶控制部141输入的信息、或者从驾驶操作件80输入的信息来控制电动马达，并将与制动操作相应的制动转矩向各车轮输出。制动装置210可以具备将通过驾驶操作件80所包含的制动踏板的操作而产生的液压经由主液压缸向液压缸传递的机构来作为备用。制动装置210不限于上述说明的结构，也可以是按照从行驶控制部141输入的信息来对致动器进行控制，从而将主液压缸的液压向液压缸传递的电子控制式液压制动装置。
转向装置220例如具备转向ECU和电动马达。电动马达例如使力作用于齿条-小齿轮机构来变更转向轮的方向。转向ECU按照从行驶控制部141输入的信息、或者从驾驶操作件80输入的信息来驱动电动马达，使转向轮的方向变更。
[基于路径分析的轨道决定]
以下，说明由行动计划生成部123生成目标轨道的目标轨道生成方法的一例。以下说明的方法例如在前述的各种事件中的一部分的事件起动时执行。
(节点和边线)
图4是用于说明节点和边线的图。行动计划生成部123的边线假定部123A首先在成为本车辆M的行进方向侧的处理对象的区间(以下称作评价区间)A1中的对象车道内的路面区域中，在行进方向S和道路宽度方向W上分别隔开间隔而假定(设定)多个假想的节点ND，而且假定(设定)将多个节点ND中的两个节点连接的边线ED。“假定”例如是指将该节点ND及边线ED的坐标信息设定于RAM等存储器的情况。在计算机处理中，例如，节点ND由XY坐标表示，边线ED由两端的节点的XY坐标或识别信息表示。评价区间A1是在车辆控制上具有适当的尺寸的区间。
边线假定部123A在本车辆M的行进方向S上例如按规定距离假定多个节点ND。或者，边线假定部123A在本车辆M的行进方向S上按本车辆M在每规定时间到达的距离来假定多个节点ND。边线假定部123A在道路宽度方向W上例如按车道而以位于车道的中央的方式假定多个节点ND中的各个节点。在以下的说明中，在图4中，有时将在圆圈内标记为1的节点ND表现为节点(1)，将连接节点(1)和节点(4)的边线ED表现为边线(1，4)等。
边线ED可以仅设定于在行进方向S或道路宽度方向W上相邻的两个节点ND之间，也可以设定于从全部的节点ND选择出的任意的两个节点ND之间。在后者的情况下，对于不相邻的两个节点ND间的边线，使后述的成本充分大来将其从构成路径的多个边线排除。在以下的说明中采用后者的方法。图4为了简化说明而通过直线道路来表示，但对于弯道，通过经由某些转换处理也能够进行同样的处理。
将来位置预测部123B预测由外界识别部121识别出的物体(尤其是周边车辆)的将来的位置。将来位置预测部123B例如将物体作为进行等速运动的物体来预测物体的将来的位置。也可以代替于此，将来位置预测部123B将物体作为进行等加速度运动、等加加速度运动的物体来预测物体的将来的位置。将来位置预测部123B例如针对每隔规定时间的将来的时机、或者针对本车辆M在行进方向S上每移动一个节点ND的量的将来的时机，来预测物体的将来的位置。本车辆M在目标轨道候补中向行进方向S移动一个网格的量所需的时间依赖于本车辆M的将来的速度变化，但将来位置预测部123B例如将本车辆M作为进行等速运动、等加速度运动、等加加速度运动、或者基于根据概率统计模型计算出的预测运动模型得到的运动等能够预测的任意的运动的车辆，来决定将来的时机。
评价部123C对多个路径进行评价。多个路径分别是将多个边线ED相连而得到的路径。评价部123C例如对通过多个边线ED的组合而可能生成的全部的路径进行评价。例如，在图4的例子中，本车辆M的当前位置对应于节点(2)。
在未预先指定评价区间A1的终端处的目标车道的情况下，节点(16)、节点(17)、节点(18)中的任一个均有可能成为最终的节点ND(以下称作终端节点)。在该情况下，评价部123C假定从节点(2)至节点(16)的全部的边线ED的组合、从节点(2)至节点(17)的全部的边线ED的组合、以及从节点(2)至节点(18)的全部的边线ED的组合，并针对上述全部组合，基于每个边线ED的成本的合计来进行评价。在从节点(2)至节点(16)的全部的边线ED的组合中，例如存在[边线(2，1)-(1，4)-(4，7)-(7，10)-(10，13)-(13，16)]、[边线(2，5)-(5，8)-(8，7)-(7，10)-(10，13)-(13，16)]等。在此，“未预先指定目标车道的情况”可以包括虽然决定了前述的“推荐车道”，但在控制上未必需要在推荐车道上行驶的情况。以下，有时将该状态称作“自由行驶中”。
另一方面，在预先指定了评价区间A1的终端处的目标车道的情况下，评价部123C假定从节点(2)至与目标车道对应的终端节点的全部的边线ED的组合，并针对上述全部组合，基于每个边线ED的成本的合计来进行评价。“预先指定目标车道的情况”例如是指，为了去往目的地而需要从干线向分支路退出，并将分支路侧的车道设定为目标车道来行驶的情况。也可以认为是分支事件、车道变更事件起动了的情况。
在此，在假定将边线ED相连而得到的路径时，适用“连续地选择的边线ED彼此由节点ND连接”、“不返回(例如，不从节点(5)向节点(2)移动，或者不在从节点(5)移动到节点(4)之后再次向节点(5)移动)”这样的规则。
评价部123C根据由外界识别部121识别出的物体的位置、基于由外界识别部121识别出的物体的位置而由将来位置预测部123B预测出的物体的将来位置等，来对边线ED赋予成本。评价部123C为了进行成本的计算而首先设定NG节点。
(NG节点)
图5及图6是用于说明NG节点的设定方法的图。在以下的说明中，作为“物体”的代表例而例示出“周边车辆m”来进行说明。在图中，时刻[t0]为设定对象划分的时刻(初始时刻)。关于将来的时刻[t1]、[t2]、…，如上述那样预测本车辆M和周边车辆m的将来的位置。关于各时刻，在周边车辆m的周围设定NG区域。NG区域的设定方法后述。
在时刻[t1]，本车辆M的代表点(例如前端部的车宽方向上的中央部)未进入NG区域。因此，与时刻[t1]的本车辆M的位置最接近的节点(5)不成为NG节点。
在时刻[t2]，本车辆M的代表点未进入NG区域。因此，与时刻[t2]的本车辆M的位置最接近的节点(8)不成为NG节点。
在时刻[t3]，本车辆M的代表点进入NG区域。因此，与时刻[t3]的本车辆M的位置最接近的节点(11)成为NG节点。
在时刻[t4]，本车辆M的代表点进入NG区域。因此，与时刻[t4]的本车辆M的位置最接近的节点(14)成为NG节点。
在时刻[t5]，本车辆M的代表点进入NG区域。因此，与时刻[t5]的本车辆M的位置最接近的节点(17)成为NG节点。
图5及图6是假定本车辆M在相同的车道上行驶的情况来进行说明的图，但对于假定本车辆M进行车道变更的情况且在车道变更的目的地的车道上存在的周边车辆m，也同样地进行判定。即，针对全部的节点ND判定是否成为NG节点。
(边线成本表)
评价部123C通过以下说明的方法来对边线ED赋予得分。为了说明对边线ED赋予的得分，导入边线成本表的概念。边线成本表在RAM等中可以被确保为阵列，也可以以其他形式(例如列表形式)作为数据来保持。在以下的说明中，如进行将边线成本表阶段性地更新的处理那样来说明，但这是为了方便，评价部123C只要是进行与上述处理同样的处理，则可以以任意的顺序进行处理。
图7是表示边线成本表的初始状态的图。边线成本表的纵横的标号表示节点ND的编号。边线成本表的各项目的单位例如是以[m]表示的距离。首先，评价部123C对全部的边线ED的组合设定充分大的值。在图中，记载为“e5”是指“10的5次方”。
图8是表示边线成本表的第二阶段的状态的图。评价部123C对将在行进方向S或道路宽度方向W上相邻的节点 ND彼此连接的边线ED，设定与边线ED的距离相应的值(图中的“dis”)。
图9是表示边线成本表的第三阶段的状态的图。评价部123C对与NG节点连接的边线ED设定稍大的成本。在图5及图6的例子中，NG节点为节点(11)、(14)、(17)。因此，对与它们连接的边线(8，11)、(10，11)等设定稍大的成本。在图中，记载为“e2”是指“10的2次方”。因此，“6e2”相当于600[m]。600[m]例如是与评价区间A1的长度接近的值。由此，能够不容易进入NG节点。
图10是表示边线成本表的第四阶段的状态的图。评价部123C对在道路宽度方向W上与如下节点ND连接的边线ED设定稍小的成本(例如“dis-α(固定值)”)，该节点ND在行进方向S上与NG节点相邻。由此，能够容易进行躲避NG节点的行驶。在图5及图6的例子中，节点(11)、(14)、(17)为NG节点，因此在行进方向S上与节点(11)相邻的节点(8)对应于这样的节点。在图10中，对于在道路宽度方向W上与节点(8)连接的边线(7，8)和边线(8，9)设定稍小的成本。
综上所述，对边线ED设定的成本的大小关系通过以下的顺序表示。成本不限于下述的4个种类，可以如后述那样基于周边车辆m在车道内的偏移等来调整。
《大》
(A)将不相邻的两个节点ND彼此连接的边线ED。
(B)与NG节点连接的边线ED。
(C)将相邻的两个节点ND彼此连接且不对应于(B)或(C)的边线ED。
(D)在道路宽度方向W上与如下节点ND连接的边线ED，该节点ND在行进方向S上与NG节点相邻。
《小》
当对边线ED设定成本时，评价部123C通过以下的任一方来选择路径。在为自由行驶中的情况下，评价部123C针对从节点(2)向评价区间A1的终端处的全部的节点ND(在图4的例子中为(16)、(17)、(18))的全部的路径，计算构成路径的边线ED的成本的合计(进行评价)。然后，将合计的成本最小的路径决定为本车辆M应该行驶的路径。但是，在计算出的合计的成本均为阈值以上的情况下，评价部123C决定出优选不进行赶超、车道变更的追随行驶的意旨。
另一方面，在预先指定了目标车道的场景下，评价部123C针对从节点(2)向与评价区间A1的终端处的目标车道对应的节点ND(目标节点)的全部的路径，计算构成路径的边线ED的成本的合计(进行评价)。然后，将合计的成本最小的路径决定为本车辆M应该行驶的路径。与上述同样，在计算出的合计的成本均为阈值以上的情况下，评价部123C决定出优选不进行赶超、车道变更的追随行驶的意旨。
图11是例示在使目标节点为(16)的情况下决定的路径的图。如图所示，评价部123C选择从NG节点即节点(11)的跟前的节点(8)向目标节点侧进行车道变更并保持直行的路径(通过节点为(2)、(5)、(8)、(7)、(10)、(13)、(16))。
当由评价部123C决定出路径时，行动计划生成部123生成尽量接近决定出的路径上的各节点ND且由样条函数等表示的平滑的曲线，并在该曲线上设定前述的轨道点。由此，实现基于路径分析的轨道决定。图12是表示基于路径而生成的曲线C的一例的图。在“曲线”中也可以包含直线部分。
(NG区域的计算)
在此，说明NG区域的设定方法。图13是用于说明行进方向S上的NG区域的设定方法的图。在以下的说明中，本车辆的速度为vego，周边车辆m的速度为vother，富余距离为margin，第一规定时间为tLC。富余距离margin例如适合设定与本车辆M的前后方向的长度接近的值。作为第一规定时间tLC，适合设定2[sec]左右的值。
评价部123C例如基于式(1)来计算周边车辆m的前方侧的NG区域的长度NGsf，基于式(2)来计算周边车辆m的后方侧的NG区域的长度NGsr。在此，本车辆的行进方向的速度为vxego，周边车辆m的行进方向的速度为vxother。
NGsf＝vxother×tLC+margin…(1)
NGsr＝vxego×tLC+margin…(2)
图14是用于说明道路宽度方向W上的NG区域的设定方法的图(之一)。在此，本车辆M的道路宽度方向的速度为vyego，周边车辆m的道路宽度方向的速度为vyother，周边车辆m的车宽为VW，第二规定时间为tw，车道宽度的一半的长度为CWH，周边车辆m的前后方向轴为Cm。
((本车辆和周边车辆处于同一车道的情况))
(a)首先，说明周边车辆m的道路宽度方向的速度为零(或比基准小)的情况。在该情况下，评价部123C例如基于式(3)来计算从周边车辆m的前后方向轴Cm观察时位于左侧的NG区域的宽度NGwl，并基于式(4)来计算从周边车辆m的前后方向轴Cm观察时位于右侧的NG区域的宽度NGwr。恒定值const例如与车道宽度的一半的长度CWH一致。c(VW)是以周边车辆m的车宽VW为参数且表现出车宽(VW)增加时增加的趋势的函数。图15是表示函数c(VW)的一例的图。如图所示，函数c(VW)具有在车宽VW小于阈值(例如1.7[m])的情况下表示恒定值且当车宽VW超过阈值时逐渐增加的趋势。
NGwl＝c(VW)·const…(3)
NGwr＝c(VW)·const…(4)
c(VW)是随着周边车辆m的车宽VW的增加而增加的趋势的函数。因此，评价部123C在周边车辆m的尺寸大的情况下，使对周边车辆m的周边的边线赋予的成本增大。
(b)接着，说明周边车辆m的道路宽度方向的速度不是零(或比基准大)的情况。本段落的说明将下一段落中说明的情况排除。图16是用于说明道路宽度方向W上的NG区域的设定方法的图(之二)。在该情况下，评价部123C例如基于式(5)来计算从周边车辆m的前后方向轴Cm观察时位于左侧的NG区域的宽度NGwl，并基于式(6)来计算从周边车辆m的前后方向轴Cm观察时位于右侧的NG区域的宽度NGwr。即，评价部123C可以将周边车辆m的道路宽度方向的速度所朝向的一侧的NG区域的宽度NGwl设定为比相反侧的NG区域的宽度NGwr大。
Figure BDA0001585165130000171
NGwr＝c(VW)·const…(6)
(c)接着，说明本车辆M的道路宽度方向的速度不是零(或比基准大)且周边车辆m的道路宽度方向的速度不是零(或比基准大)、并且它们为相同的方向的情况。除了这样的情况以外，可以分类为上述(a)、(b)中的任一方。图17是用于说明道路宽度方向W上的NG区域的设定方法的图(之三)。在该情况下，评价部123C例如基于式(7)来计算在从周边车辆m的前后方向轴Cm观察时位于左侧的NG区域的宽度NGwl，并基于式(8)来计算在从周边车辆m的前后方向轴Cm观察时位于右侧的NG区域的宽度NGwr。即，评价部123C可以基于vyother来决定周边车辆m的道路宽度方向的速度所朝向的一侧的NG区域的宽度NGwl，并基于vyego来决定相反侧的NG区域的宽度NGwr。
Figure BDA0001585165130000181
Figure BDA0001585165130000182
式(3)～(8)以本车辆M与周边车辆m处于同一车道的情况、即本车辆M的道路宽度方向的位置yego≈周边车辆m的道路宽度方向的位置yother的情况为前提。除此以外，评价部123C还可以在本车辆M与周边车辆m处于不同的车道的情况、即yego≠yother的情况下，进行与基于式(3)～(8)的计算不同的计算。
((本车辆与周边车辆处于不同的车道的情况))
在该情况下，评价部123C在(A)本车辆M、周边车辆m的道路宽度方向的速度均为零(或比基准小)的情况、以及(B)本车辆M、周边车辆m中的一方或双方具有道路宽度方向的速度但该速度为远离的方向的速度的情况下，不特别考虑道路宽度方向的速度，设为NGwl＝NGwr＝c(VW)·const即可。
(C)因此，评价部123C在本车辆M与周边车辆m处于不同的车道时，在本车辆M或周边车辆m中的某一方或双方具有道路宽度方向的速度且该速度为使本车辆M与周边车辆m接近的方向的速度的情况下，如以下那样设定NG区域的宽度NGwl、NGwr。
图18是用于说明道路宽度方向W上的NG区域的设定方法的图(之四)。图示的例子是在本车辆M与周边车辆m处于不同的车道时，在本车辆M的道路宽度方向的速度vyego＝0、并且周边车辆m的道路宽度方向的速度Vyother具有一定大小且为朝向本车辆M的行驶车道的方向的情况下的例子。在该情况下，评价部123C例如基于式(9)、(10)来计算NG区域的宽度NGwl和NGwr，将NGwl设定为比c(VW)·const稍大。
Figure BDA0001585165130000183
NGwr＝c(VW)·const…(10)
图19是用于说明道路宽度方向W上的NG区域的设定方法的图(之五)。图示的例子是在本车辆M与周边车辆m处于不同的车道时，在周边车辆m的道路宽度方向的速度Vyother＝0、并且本车辆M的道路宽度方向的速度vyego具有一定大小且为朝向周边车辆m的行驶车道的方向的情况下的例子。在该情况下，评价部123C例如基于式(11)、(12)来计算NG区域的宽度NGwl和NGwr，将NGwr设定为比c(VW)·const稍大。
NGwl＝c(VW)·const…(11)
Figure BDA0001585165130000191
图20是用于说明道路宽度方向W上的NG区域的设定方法的图(之六)。图示的例子是在本车辆M与周边车辆m处于不同的车道时，在周边车辆m的道路宽度方向的速度
Figure BDA0001585165130000192
和本车辆M的道路宽度方向的速度vyego具有一定大小且它们为彼此接近的方向的情况下的例子。在该情况下，评价部123C例如基于式(13)、(14)来计算NG区域的宽度NGwl和NGwr，将NGwl设定为比c(VW)·const稍大。
Figure BDA0001585165130000193
NGwr＝c(VW)·const…(14)
根据式(1)～(14)的关系可知，NG区域的长度NGsf与NG区域的宽度NGwl、NGwr的关系依赖于周边车辆m的朝向相对于道路的倾斜(vyother/vxother)。因此，评价部123C基于周边车辆m的朝向相对于道路的倾斜来设定NG区域，进而决定成本。
NG区域也适用于在本车辆M的后方存在的周边车辆m。即，在周边车辆m从后方以比本车辆M高的速度接近的情况下，以使本车辆M进行车道变更或加速的方式进行控制，以便不被该周边车辆m的前方侧的NG区域追上。
通过这样的处理，基于周边车辆m的沿着道路宽度方向W的运动来设定NG区域，对于周边车辆m也许进行车道变更过来的部位，将成本设定得高，从而能够在不在此处行驶的方向上决定路径。
(周边车辆的位置偏移引起的成本及节点的位置的修正)
图21是用于说明周边车辆的位置偏移引起的成本的修正的图。如图所示，在周边车辆m的前后方向轴Cm从车道的中央线偏离而产生了偏差ew的情况下，评价部123C针对周边车辆m偏靠的一侧的车道上的边线ED(在图中为边线(9，12)、(12，15)、(15，18)，使用基于偏差ew得到的值来向增加方向修正成本。例如，评价部123C通过加上式(15)所示的修正值β，来修正针对相对应的边线ED的成本。在式中，γ为任意的系数。
β＝γ×ew/CWH…(15)
通过这样的处理，对于因周边车辆m偏靠而成为了狭小的状态的部分将成本设定得高，从而能够在不在此处行驶的方向上决定路径。
图22是用于说明周边车辆的位置偏移引起的节点的位置的修正的图。如图所示，在周边车辆m的前后方向轴Cm从车道的中央线偏离而产生了偏差ew的情况下，边线假定部123A在周边车辆m偏靠的一侧的车道上的节点ND满足式(16)所示的条件的情况下，使该节点 ND的位置向与偏差ew相同的一侧移动例如与偏差ew相同的量。式中的tc为规定值，追上时间toverlap通过式(17)计算。在式中，D为本车辆M的代表点与周边车辆m的代表点的距离，ε是用于防止除以零的情况的微小的值。满足式(16)的节点ND是在本车辆M到达该位置的时机本车辆M与周边车辆m处于接近到规定程度以上的关系的节点ND。
toverlap-tc(本车辆M向节点的到达时间)toverlap+tc…(16)
toverlap＝D/{max(|vxego-vxother|，ε)}…(17)
(处理流程)
图23是表示由自动驾驶控制单元100执行的处理的流程的一例的流程图。首先，外界识别部121、本车位置识别部122识别本车辆M的周边状况(步骤S100)。
接着，边线假定部123A假定对象区间A1中的节点ND和边线ED(步骤S102)。接着，边线假定部123A判定在道路宽度方向W上是否存在偏靠的周边车辆m(步骤S104)，在存在的情况下，对节点ND和边线ED进行修正(步骤S106)。
接着，评价部123C设定NG节点和NG区域(步骤S108)，对边线ED赋予成本(步骤S110)。
接着，评价部123C判定本车辆M是否为自由行驶中(步骤S112)。评价部123C在本车辆M为自由行驶中的情况下，探索直至全部的终端节点的全部的路径(步骤S114)，在不是自由行驶中的情况下，探索直至与目标车道对应的终端节点的全部的路径(步骤S116)。评价部123C选择合计成本最低的路径(步骤S118)，并判定选择出的路径的合计成本是否为阈值以上(步骤S120)。在选择出的路径的合计成本小于阈值的情况下，行动计划生成部123基于在步骤S118中选择出的路径来生成轨道(步骤S122)。另一方面，在选择出的路径的合计成本为阈值以上的情况下，行动计划生成部123决定进行追随行驶(步骤S124)。
(模拟结果)
本申请的发明人进行了在计算机上再现上述说明的实施方式的功能的模拟。以下示出其模拟结果。
图24及图25是表示进行用于使本车辆M超过前方的周边车辆m的车道变更的情形的图。在时刻T0，在本车辆M的前方，在相同的车道上存在周边车辆m1，在右侧车道存在周边车辆m2。周边车辆m1及周边车辆m2的速度比本车辆M的速度慢，因此在预想为本车辆M接近它们的地点设定NG节点。其结果是，评价部123C判断为向左侧进行车道变更的路径的合计成本最低，并生成图示的路径。行驶控制部141生成基于生成的路径的轨道。其结果是，在时刻T2至T3附近本车辆M开始左转，并在时刻T6完成向左侧车道的车道变更。然后，通过保持直行而能够超过周边车辆ml及周边车辆m2。
图26及图27是表示进行两次用于使本车辆M超过前方的周边车辆m的车道变更的情形的图。在时刻T0，在左侧车道上行驶的本车辆M的前方，在相同的车道上存在周边车辆m3，在中央车道上存在周边车辆m4。周边车辆m3及周边车辆m4的速度比本车辆M的速度慢，因此在预想为本车辆M接近它们的地点设定NG节点。其结果是，评价部123C判断为向中央车道进行车道变更并接着向右侧车道进行车道变更的路径的合计成本最低，并生成图示的路径。行驶控制部141生成基于生成的路径的轨道。其结果是，在时刻T1附近本车辆M开始右转，在时刻T4完成向中央车道的车道变更。并且，本车辆M继续右转，在时刻T7完成向右侧车道的车道变更。然后，通过保持直行而能够超过周边车辆m3及周边车辆m4。
图28及图29是表示本车辆M相对于从后方接近的周边车辆m空出道路的情形的图。在时刻T0，在右侧车道上行驶的本车辆M的后方，在相同的车道上存在周边车辆m6，在左侧车道上存在周边车辆m5(图中未显现但由外界识别部121识别出周边车辆)。周边车辆m6的速度比本车辆M的速度快，因此在预想为周边车辆m6追上本车辆M的地点设定NG节点。其结果是，评价部123C判断为向中央车道进行车道变更的路径的合计成本最低，并生成图示的路径。行驶控制部141生成基于生成的路径的轨道。其结果是，在时刻T4的附近本车辆M开始向左转，在时刻T7完成向中央车道的车道变更。其结果是，周边车辆m6通过保持直行而能够超过本车辆M。
根据以上说明的实施方式的车辆系统1(路径决定装置)，识别本车辆M的周边状况，并根据基于本车辆的周边状况而对将假想的节点连接的边线赋予的成本的合计，来评价将所述边线相连而得到的路径，所述节点是在本车辆M的行进方向侧沿行进方向和道路宽度方向分别隔开间隔地假定的节点，由此能够更迅速且适当地决定路径。
在上述实施方式中，如图4所示，例示了将节点ND假定为格子状的情况，但不局限于此，节点ND只要是在行进方向和道路宽度方向上分别隔开间隔地假定的节点即可，可以以任何的配置来假定。图30是表示节点ND及边线ED的配置的另一例的图。
以上，使用实施方式说明了本发明的具体实施方式，但本发明丝毫不被这样的实施方式限定，能够在不脱离本发明的主旨的范围内施加各种变形及替换。

Claims (10)

1.一种路径决定装置，其特征在于，
所述路径决定装置具备：
识别部，其识别本车辆的周边状况；以及
评价部，其根据基于由所述识别部识别出的所述本车辆的周边状况而对多个边线分别赋予的成本的合计，来对多个路径分别进行评价，并基于评价结果而从多个所述路径中选择一个以上的路径，
多个所述路径分别是将多个所述边线相连而得到的路径，
多个所述边线分别是将在所述本车辆的行进方向侧沿所述行进方向和道路宽度方向分别隔开间隔地假定的多个假想的节点中的两个节点连接的边线，
对于多个所述路径的全部，在所述成本的合计超过基准的情况下，所述评价部决定追随前行车辆而行驶。
2.根据权利要求1所述的路径决定装置，其中，
所述识别部识别所述本车辆的周边的物体的位置及状态，
所述路径决定装置还具备预测部，该预测部基于由所述识别部识别出的所述物体的位置及状态来预测所述物体的将来的位置，
所述评价部基于由所述预测部预测出的所述物体的将来的位置来对多个所述边线分别赋予成本。
3.根据权利要求1所述的路径决定装置，其中，
在所述道路宽度方向上按车道假定多个所述节点。
4.根据权利要求1所述的路径决定装置，其中，
在评价区间的终端处的目标车道被确定了的情况下，所述评价部针对在所述评价区间的终端处能够到达所述目标车道的一个以上的路径分别进行评价。
5.根据权利要求1所述的路径决定装置，其中，
所述识别部识别所述本车辆的周边的物体的位置及尺寸，
在由所述识别部识别出的所述物体的尺寸大的情况下，所述评价部增大对所述物体的周边的边线赋予的成本。
6.根据权利要求1所述的路径决定装置，其中，
所述识别部识别所述本车辆的周边的物体移动的朝向，
所述评价部基于由所述识别部识别出的朝向来决定对所述物体的周边的边线赋予的成本。
7.一种车辆控制装置，其特征在于，
所述车辆控制装置具备：
权利要求1所述的路径决定装置；以及
行驶控制部，其基于由所述路径决定装置的评价部选择出的路径来使本车辆行驶。
8.一种路径决定方法，其特征在于，
所述路径决定方法使搭载于本车辆的计算机执行如下处理：
识别本车辆的周边状况；
根据基于识别出的所述本车辆的周边状况而对多个边线分别赋予的成本的合计，来对多个路径分别进行评价；以及
基于评价结果而从多个所述路径中选择一个以上的路径，
多个所述路径分别是将多个所述边线相连而得到的路径，
多个所述边线分别是将在所述本车辆的行进方向侧沿所述行进方向和道路宽度方向分别隔开间隔地假定的多个假想的节点中的两个节点连接的边线，
对于多个所述路径的全部，在所述成本的合计超过基准的情况下，所述计算机决定追随前行车辆而行驶。
9.一种存储介质，其存储有程序，其特征在于，
所述程序使搭载于本车辆的计算机执行如下处理：
识别本车辆的周边状况；
根据基于识别出的所述本车辆的周边状况而对多个边线分别赋予的成本的合计，来对多个路径分别进行评价；以及
基于评价结果而从多个所述路径中选择一个以上的路径，
多个所述路径分别是将多个所述边线相连而得到的路径，
多个所述边线分别是将在所述本车辆的行进方向侧沿所述行进方向和道路宽度方向分别隔开间隔地假定的多个假想的节点中的两个节点连接的边线，
对于多个所述路径的全部，在所述成本的合计超过基准的情况下，所述计算机决定追随前行车辆而行驶。
10.一种路径决定装置，其特征在于，
所述路径决定装置具备：
识别部，其识别本车辆的周边状况；以及
评价部，其根据基于由所述识别部识别出的所述本车辆的周边状况而对多个边线分别赋予的成本的合计，来对多个路径分别进行评价，并基于评价结果而从多个所述路径中选择一个以上的路径，
多个所述路径分别是将多个所述边线相连而得到的路径，
多个所述边线分别是将在所述本车辆的行进方向侧沿所述行进方向和道路宽度方向分别隔开间隔地假定的多个假想的节点中的两个节点连接的边线，
所述识别部识别所述本车辆的周边的物体的位置，
在由所述识别部识别出的所述物体的位置从车道中央偏移了的情况下，所述评价部增大对与偏移的目的地的车道对应的边线赋予的成本。
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