CN108688660B - 运行范围确定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种运行范围确定装置，其包括：位置推定单元，其配置为推定车辆位置；交通地图数据库，其将与车辆速度相关的限制和位置相关联；规则获取单元，其配置为获取所述限制；必要值计算单元，其配置为，基于所述规则获取单元获取的所述限制，计算为了执行预先规定的所述车辆的自动驾驶而需要物体检测传感器事先检测出移动物体的距离即必要检测距离，其中，所述物体检测传感器配置为，搭载在所述车辆上且对所述移动物体进行检测；距离测量单元，其配置为，基于所述物体检测传感器的检测结果，计算所述物体检测传感器能够检测出所述移动物体的距离即可检测距离；以及确定单元，其配置为，在所述可检测距离为所述必要检测距离以上的情况下，确定自动驾驶系统处于运行范围内，该自动驾驶系统执行所述车辆的所述预先规定的自动驾驶。

Description

运行范围确定装置
技术领域
本发明涉及运行范围确定装置。
背景技术
日本特开2001-199295号公报公开了一种车辆进行自动驾驶的装置。该装置基于表示车道边界线的检测状态的值和自动驾驶稳定度之间的关系、以及车道边界线的当前检测结果，计算自动驾驶稳定度。并且，该装置在无法检测出车道边界线时，确定自动驾驶稳定度为0、即无法自动驾驶。
在日本特开2001-199295号公报所记载的装置中，是否执行车辆自动保持车道的自动驾驶是与是否检测出车道边界线对应地进行确定的。但是，除了车道保持之外，执行自动驾驶的车辆还被要求进行追随行驶、超车、加塞等各种动作。对于这些动作是否可以执行，需要考虑自动驾驶车辆与周边的移动物体之间的相互关系。因此，在仅基于车道边界线的检测结果进行判定的日本特开第 2001-199295号公报记载的装置中，有可能无法适当地判定是否可以执行在考虑移动物体后的自动驾驶。
发明内容
本发明提供一种能够适当地确定自动驾驶的运行范围的运行范围确定装置。
本发明的第一方式提供一种运行范围确定装置。第一方式所涉及的运行范围确定装置包括：位置推定单元，其配置为推定车辆的车辆位置；交通地图数据库，其将与车辆速度相关的限制和与所述限制对应的位置相关联；规则获取单元，其配置为，基于所述车辆位置和所述交通地图数据库而获取所述限制；必要值计算单元，其配置为，基于所述规则获取单元获取的所述限制，计算为了执行预先规定的所述车辆的自动驾驶而需要物体检测传感器事先检测出移动物体的距离即必要检测距离，其中，所述物体检测传感器配置为，搭载在所述车辆上且对所述移动物体进行检测；距离测量单元，其配置为，基于所述物体检测传感器的检测结果，计算所述物体检测传感器能够检测出所述移动物体的距离即可检测距离；以及确定单元，其配置为，在所述可检测距离为所述必要检测距离以上的情况下，确定自动驾驶系统处于运行范围内，该自动驾驶系统执行所述车辆的所述预先规定的自动驾驶。
根据上述配置，从将与车辆速度相关的限制和位置相关联的交通地图数据库中，使用车辆的位置获取与车辆速度相关的限制。然后，基于与车辆速度相关的限制，计算必要检测距离。因此，该装置能够在以移动物体遵守与车辆速度相关的限制为前提的条件下确定必要检测距离。然后，在测量出的可检测距离为必要检测距离以上的情况下，确定自动驾驶系统处于运行范围内。因此，该装置能够利用必要检测距离和测量结果而适当地确定自动驾驶的运行范围。
在第一方式中，也可以将所述必要值计算单元配置为，通过假定所述车辆及所述移动物体是在由所述规则获取单元获取到的所述限制内以最快速度行驶这一情况，计算所述必要检测距离。
根据上述配置，该装置能够计算必要检测距离的最大值。因此，该装置能够在最严格的条件下确定自动驾驶的运行范围。
在第一方式中，也可以将所述必要值计算单元配置为，在由所述确定单元确定为所述自动驾驶系统不处于运行范围内的情况下，将所述车辆的上限速度变更为降低了规定值的速度后再次计算所述必要检测距离。
根据上述配置，该装置能够以减小必要检测距离的方式进行变更。因此，该装置能够将车辆的速度这一条件变更为速度较低而确定较小的自动驾驶的运行范围。
在第一方式中，所述移动物体也可以是在所述车辆所行驶的道路上行驶的物体。
在第一方式中，也可以将所述必要值计算单元配置为，通过基于所述限制计算所述车辆在规定时间内行驶的第一行驶距离及所述移动物体在所述规定时间内行驶的第二行驶距离，从而计算所述必要检测距离。
本发明的第二方式提供一种运行范围确定装置。第二方式所涉及的运行范围确定装置包括：位置推定单元，其配置为推定车辆的车辆位置；地图数据库，其将必要检测距离和与所述必要检测距离对应的位置相关联，所述必要检测距离是为了执行预先规定的所述车辆的自动驾驶而需要物体检测传感器事先检测出移动物体的距离，其中，所述物体检测传感器配置为，搭载在所述车辆上且对所述移动物体进行检测；获取单元，其配置为，基于所述车辆位置和所述地图数据库获取所述必要检测距离；距离测量单元，其配置为，基于所述物体检测传感器的检测结果，计算所述物体检测传感器能够检测出所述移动物体的距离即可检测距离；以及确定单元，其配置为，在所述可检测距离为所述必要检测距离以上的情况下，确定自动驾驶系统处于运行范围内，该自动驾驶系统执行所述车辆的所述预先规定的自动驾驶。
根据上述配置，从必要检测距离和位置相关联的交通地图数据库中，使用车辆的位置获取必要检测距离。然后，在测量出的可检测距离为必要检测距离以上的情况下，确定自动驾驶系统处于运行范围内。因此，该装置能够利用必要检测距离和测量结果而适当地确定自动驾驶的运行范围。
在第二方式中，所述移动物体也可以是在所述车辆所行驶的道路上行驶的物体。
根据本发明的各个方式，能够适当地确定自动驾驶的运行范围。
附图说明
参考附图对本发明所示例的实施例的特征、优点、技术上及工业上的意义进行记述，附图中的相同的标号表示同一部件，其中：
图1是表示具有第1实施方式所涉及的运行范围确定装置的车辆的配置的一个例子的框图。
图2是说明必要距离计算处理的一个例子的图。
图3是表示运行范围确定处理的一个例子的流程图。
图4是表示在处于运行范围外的情况下的运行范围确定处理的一个例子的流程图。
图5是表示具有第2实施方式所涉及的运行范围确定装置的车辆的配置的一个例子的框图。
图6是说明必要距离计算处理的一个例子的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明作为示例的实施方式。另外，在以下说明中，对相同或相当的要素标注同一标号，并省略重复的说明。
技术思想
自动进行车辆控制的自动驾驶系统目前主要注目于车辆行驶于机动车专用车道的情况进行了开发。这种自动驾驶系统意味着在机动车专用车道上运行。即，自动驾驶系统的运行范围(ODD:operation design domain)仅限于车辆行驶于机动车专用车道的情况。在这里，运行范围是指自动操作系统按设计运行的范围。
在这里，运行范围是指自动操作系统按设计运行的范围。因此，需要一种确定自动驾驶系统的运行范围的新方法。
第1实施方式
(自动驾驶系统的配置)
图1是表示具有第1实施方式所涉及的运行范围确定装置1的车辆2的配置的一个例子的框图。如图1所示，乘用车等车辆2上搭载有自动驾驶系统3。运行范围确定装置1构成自动驾驶系统3的一部分。
自动驾驶系统3执行车辆2的自动驾驶。自动驾驶是指使车辆2自动地朝向预先设定的目的地行驶的车辆控制。目的地可以由驾驶员等乘客设定，也可以由自动驾驶系统3自动设定。在自动驾驶中，驾驶员不需要进行驾驶操作，车辆2自动行驶。
自动驾驶系统3具有GPS接收单元20、外部传感器21 (物体检测传感器的一个例子)、内部传感器22、地图数据库23(交通地图数据库的一个例子)、自动驾驶ECU(Electronic Control Unit) 24、HMI(Human Machine Interface)25、致动器26以及ECU27。 ECU是具有CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、 RAM(RandomAccess Memory)和CAN(Controller Area Network) 通信电路等的电子控制单元。
GPS接收单元20通过从3个以上的GPS卫星接收信号，从而测量车辆2的位置(例如车辆2的纬度和经度)。
外部传感器21是检测车辆2的周边状况的检测仪器。外部传感器21含有照相机以及雷达传感器中的至少一个。照相机是对车辆2的外部状况进行拍摄的拍摄仪器。作为一个例子，照相机设置于车辆2的挡风玻璃的内侧。照相机可以是单镜头照相机，也可以是立体照相机。立体照相机具有以再现双眼视差的方式配置的两个拍摄单元。
雷达传感器是利用电波(例如毫米波)或光检测车辆2 周边的物体的检测仪器。雷达传感器通过将电波或光向车辆2周边发送，并接收被物体反射的电波或光而检测出物体。作为一个例子，雷达传感器包含毫米波雷达以及光学雷达(LIDAR：Light Detection andRanging)中的至少一个。
外部传感器21可以对每一个检测对象分别准备。例如，外部传感器21可以具有用于物体检测的传感器和为了检测特定的物体而准备的专用传感器。作为一个例子，专用传感器是用于检测信号灯的照相机。在这种情况下，通过使用由照相机获取到的图像的色彩信息(例如辉度)和/或图像的形状(例如使用霍夫变换等)进行的模板匹配而检测出信号灯以及信号状态。为了提高信号灯的检测精度，也可以使用后述的地图信息。
内部传感器22是检测车辆2的行驶状态的检测仪器。内部传感器22包括车速传感器、加速度传感器以及偏航角速度传感器。车速传感器是检测车辆2的速度的检测器。作为车速传感器，例如使用车轮转速传感器，其设置于车辆2的车轮或与车轮一体旋转的驱动轴等上，检测车轮的转速。
加速度传感器是检测车辆2的加速度的检测器。加速度传感器也可以包含检测车辆2的前后方向的加速度的前后加速度传感器，以及检测车辆2的横向加速度的横向加速度传感器。偏航角速度传感器是检测绕车辆2的重心的铅垂轴的偏航角速度(旋转角速度) 的检测器。作为偏航角速度传感器例如可以使用陀螺仪传感器。
地图数据库23是存储地图信息的存储装置。地图数据库23例如容纳在搭载于车辆2的HDD(Hard Disk Drive)中。地图数据库23可以包含多个地图作为地图信息。
例示的地图为交通规则地图(Traffic Rule Map)。交通规则地图是将交通规则和地图上的位置信息相关联而得到的三维数据库。交通规则地图包括车道的位置和车道的连接状态，针对每一条车道分别关联交通规则。交通规则包括与车辆速度相关的限制。即，交通规则地图是将与车辆速度相关的限制和位置相关联的数据库。与车辆速度相关的限制包括限速。此外，与车辆速度相关的限制也可以包括直至达到限速为止的标准加速度、和直至停止为止的标准加速度等。交通规则也可以包括车辆优先干道、暂时停车、禁止驶入、单行路等其他一般规则。
地图信息中可以包括外部传感器21的输出信号以使用 SLAM(SimultaneousLocalization and Mapping)技术。例示的地图是用于车辆2的位置识别的定位信息(Localization Knowledge)。定位信息是特征点与位置坐标相关联而生成的三维数据。所谓特征点是在光学雷达等的检测结果中表示较高反射率的点，是生成特征性边缘形状的构造物(例如交通标志的外形、杆、路缘石)等。
地图信息中也可以含有背景信息(Background Knowledge)。背景信息是将在地图上以位置不变化即静止的物体(静止物体)存在的三维物体通过体素表现的图。
地图信息也可以含有信号灯的三维位置数据即信号灯位置(Traffic LightLocation)。地图信息中也可以含有与地面的高低等相关的地面数据即地面信息(SurfaceKnowledge)。地图信息中也可以含有表现定义于道路上的优选行驶轨迹的数据即轨迹信息 (TrajectoryKnowledge)。
地图数据库23中的含有的地图信息的一部分也可以存储于存储了地图数据库23的HDD之外的存储装置中。地图数据库 23中含有的地图信息的一部分或全部，也可以存储在车辆2所具有的存储装置之外的存储装置中。地图信息也可以是二维信息。
HMI 25是用于在自动驾驶系统3和乘客之间进行信息的输入输出的界面。作为一个例子，HMI 25具有显示器及扬声器等。 HMI 25与来自自动驾驶ECU 24的控制信号对应地，进行显示器的图像输出以及来自扬声器的声音输出。显示器也可以是抬头显示器。作为一个例子，HMI 25具有用于接收来自乘客的输入的输入仪器(按钮、触摸屏、声音输入器等)。
致动器26是用于车辆2的控制的仪器。致动器26至少包括节气门致动器、制动致动器以及转向致动器。
节气门致动器与来自自动驾驶ECU 24的控制信号对应而控制对发动机的空气供给量(节气门开度)，从而控制车辆2的驱动力。此外，在车辆2为混合动力车辆的情况下，除了控制对发动机的空气供给量之外，还向作为动力源的电动机输入来自自动驾驶ECU 24的控制信号而控制车辆2的驱动力。在车辆2为电动车的情况下，不向节气门致动器输入而是向作为动力源的电动机输入来自自动驾驶ECU 24的控制信号，从而控制车辆2的驱动力。上述情况下的作为动力源的电动机构成致动器26。
制动致动器与来自自动驾驶ECU 24的控制信号对应地控制制动系统，控制向车辆2的车轮施加的制动力。作为制动系统，例如可以使用液压制动系统。
转向致动器与来自自动驾驶ECU 24的控制信号对应地，对用于控制电动助力转向系统中的转向扭矩的辅助电动机的驱动进行控制。由此，转向致动器控制车辆2的转向扭矩。
自动驾驶ECU 24是集中管理自动驾驶系统3的硬件、即运算仪器。自动驾驶ECU 24例如与利用CAN通信回路进行通信的网络连接而与上述车辆2的构成要素可通信地进行连接。即，自动驾驶ECU 24能够参照GPS接收单元20的测量结果、外部传感器21 和内部传感器22的检测结果以及地图数据库23的地图信息。自动驾驶ECU 24能够参照输入到HMI 25的信息。自动驾驶ECU 24能够将信号输出到HMI 25及致动器26。
自动驾驶ECU 24例如将存储在ROM中的程序加载到 RAM中，并利用CPU执行加载到RAM中的程序，从而实现后述的自动驾驶的各个功能。自动驾驶ECU 24可以由多个ECU构成。
自动驾驶ECU 24基于由GPS接收单元20接收到的车辆2的位置信息以及地图数据库23的地图信息，识别(本车辆位置推定：定位)车辆2在地图上的位置。此外，自动驾驶ECU24利用地图数据库23的定位信息以及外部传感器21的检测结果，通过 SLAM技术识别车辆2的位置。另外，自动驾驶ECU 24也可以通过公知的方法识别车辆2在地图上的位置。也可以在由设置在道路等外部的传感器能够测量车辆2的位置的情况下，自动驾驶ECU 24也通过与该传感器之间的通信而识别车辆2的位置。
作为一个例子，自动驾驶ECU 24基于外部传感器21 的检测结果以及地图数据库23的地图信息(与交通环境相关的数据)，识别车辆2周围的物体(包含物体的位置)。在地图信息中含有地面信息的情况下，自动驾驶ECU 24根据与地面之间的偏差而检测物体。自动驾驶ECU 24也可以将地面推定模式应用于外部传感器21的检测结果中，根据与地面之间的偏差而检测物体。自动驾驶ECU 24也可以通过其他公知的方法识别物体。
作为物体，除了电线杆、护栏、树木、建筑物等不移动的静止物体之外，还包括行人、自行车、其他车辆等移动物体。移动物体例如也可以是在车辆2当前行驶或预定将要行驶的道路上移动的物体。自动驾驶ECU 24例如在每次从外部传感器21获取检测结果时进行物体的识别。
作为一个例子，自动驾驶ECU 24利用背景信息从识别出的物体中检测移动物体。自动驾驶ECU 24也可以通过其他公知的方法检测移动物体。
自动驾驶ECU 24对检测出的移动物体应用卡尔曼滤波器和粒子滤波器等，检测移动物体在该时刻的移动量。移动量包括移动物体的移动方向以及移动速度。移动量也可以包括移动物体的旋转速度。另外，自动驾驶ECU 24也可以进行移动量的误差推定。
自动驾驶ECU 24也可以通过照相机的图像识别处理(与物体的图像模型之间的对比处理)等而确定移动物体的种类。在确定了移动物体的种类的情况下，自动驾驶ECU 24基于移动物体的种类而校正移动物体的移动量以及移动的误差。
此外，移动物体可以包括正在停车的其他车辆和停止的行人等，也可以不包括上述物体。例如，能够通过照相机的图像处理检测检测车辆的车头而推定速度为零的其他车辆的移动方向。相同地，对于停止的行人通过检测面部朝向而能够推定移动方向。
自动驾驶ECU 24基于内部传感器22的检测结果(例如车速传感器的车速信息、加速度传感器的加速度信息、偏航角速度传感器的偏航角速度信息等)，识别车辆2的行驶状态。车辆2的行驶状态例如包括车速、加速度以及偏航角速度。
自动驾驶ECU 24基于外部传感器21的检测结果，识别车辆2的所行驶的车道的边界线。
自动驾驶ECU 24基于外部传感器21的检测结果、地图数据库23的地图信息、自动驾驶ECU 24识别出的车辆2在地图上的位置、自动驾驶ECU 24识别出的物体(包括边界线在内)的信息以及自动驾驶ECU 24识别出的车辆2的行驶状态等，生成车辆2的前进路线。此时，自动驾驶ECU 24通过假定车辆2周围的物体的行为而生成车辆2的前进路线。作为假定物体行为的例子，可以举出假定车辆2周围的物体全部为静止物体、假定移动物体独立地进行移动、假定移动物体与其他物体及车辆2的至少其中一个一边相互作用一边移动等。
自动驾驶ECU 24利用多个假定而生成车辆2的多条前进路线候选。前进路线候选包括至少一条车辆2避开物体行驶的前进路线。自动驾驶ECU 24利用各条前进路线候选的可靠度等，选择一条前进路线。
自动驾驶ECU 24生成与所选择的前进路线对应的行驶计划。自动驾驶ECU 24基于外部传感器21的检测结果和地图数据库 23的地图信息，生成与车辆2的前进路线对应的行驶计划。
自动驾驶ECU 24用固定于车辆2的坐标系表示的车辆 2的前进路线的目标位置p、以及各目标点的速度V这两个要素构成的组、即具有多个配置坐标(p，V)的方式，输出所生成的行驶计划。在这里，各个目标位置p至少具有固定于车辆2上的坐标系下的坐标 x、坐标y的位置、或者具有与所述坐标位置等价的信息。此外，行驶计划只要能够描述车辆2的行为即可，没有特别限定。行驶计划例如也可以用目标时刻t替代速度V,也可以添加目标时刻t及该时刻的车辆2的方位。行驶计划也可以是表示车辆2行驶于前进路线时的车辆2的车速、加速度/减速度以及转向扭矩等随时间变化的数据。行驶计划也可以包括车辆2的速度模式、加速度/减速度模式以及转向模式。这里的自动驾驶ECU 24可以以使得旅行时间(车辆2到达目的地所需要的所需时间)最少的方式生成行驶计划。
自动驾驶ECU 24基于所生成的行驶计划，自动地控制车辆2的行驶。自动驾驶ECU24将与行驶计划对应的控制信号输出至致动器26。由此，自动驾驶ECU 24以使得车辆2按照行驶计划自动行驶的方式控制车辆2的行驶。自动驾驶ECU 24能够通过公知的方法执行车辆2的自动驾驶。
(运行范围确定装置的配置)
运行范围确定装置1具有上述地图数据库23以及ECU 27。运行范围确定装置1确定自动驾驶系统3的运行范围，该自动驾驶系统3 进行车辆2的自动驾驶。ECU 27是运行范围确定装置1的主要硬件，是一种运算仪器。ECU 27例如与利用CAN通信回路进行通信的网络连接而与地图数据库23可通信地进行连接。即，ECU 27能够参照地图数据库23的地图信息。ECU 27能够参照输入到HMI 25的信息。 ECU 27能够将信号输出到HMI 25。ECU 27也可以与车辆2的其他构成要素连接。ECU 27也可以包含在自动驾驶ECU 24中。
ECU 27具有位置推定单元271、规则获取单元273、必要值计算单元274、距离测量单元275以及确定单元276。
位置推定单元271推定车辆2的位置。位置推定单元271 以与自动驾驶ECU 24的本车辆位置推定相同的方法来推定车辆2的位置。位置推定单元271也可以获取由自动驾驶ECU 24推定出的车辆2的位置。位置推定单元271例如以规定的周期进行位置的推定。
规则获取单元273获取由位置推定单元271推定出的车辆2的位置处的交通规则。更具体地，规则获取单元273基于由位置推定单元271推定出的车辆2的位置和地图数据库23的交通规则地图，获取与车辆速度相关的限制。作为一个例子，规则获取单元273 参照地图数据库23的交通规则地图，利用由位置推定单元271推定出的车辆2的位置，获取与车辆2的位置对应的车道的限速。规则获取单元273还可以获取达到限速为止的标准加速度和直至停止的标准加速度等。规则获取单元273例如以规定的周期或者每次由位置推定单元271推定出车辆2的位置时，获取车辆2的位置处的交通规则。
必要值计算单元274基于由规则获取单元273获取到的与车辆速度相关的限制，计算为了执行预先规定的自动驾驶而需要事先检测出移动物体的距离即必要检测距离。预先规定的自动驾驶是满足在设计阶段确定的驾驶方针的自动驾驶。必要检测距离是以适当地满足预先规定的自动驾驶为前提，而需要通过外部传感器21等事先检测出移动物体的距离。换言之，必要检测距离是为了实现适当的自动驾驶所需的外部传感器21的检测距离。
为了适当地执行预先规定的自动驾驶，需要事先检测出车辆2周围的移动物体。存在检测到移动物体越晚则自动驾驶系统3 能采取的选项就越少的趋势。因此，为了适当地执行预先规定的自动驾驶，移动物体的检测时间(或检测距离)具有期限。该期限为必要检测距离。此外，由于车辆2与移动物体之间的接近速度越快，移动物体对车辆2的影响越大，因此需要尽早检测出移动物体。即，车辆 2以及移动物体的速度会影响必要检测距离。
必要值计算单元274为了计算必要检测距离，采用“车辆2及移动物体遵守在车道内行驶等交通规则”的模型。即，必要值计算单元274利用由规则获取单元273获取到的与车辆速度相关的限制，预测车辆2及移动物体的行为。然后，必要值计算单元274基于所预测的行为而计算必要检测距离。即，能够计算出必要检测距离的范围是地图数据库23的交通规则地图已完备的范围。
必要值计算单元274也可以假定车辆2及移动物体在由规则获取单元273获取到的与车辆速度相关的限制内以最快速度行驶，从而计算必要检测距离。即，必要值计算单元274也可以假设“车辆 2及移动物体在遵守交通规则的同时进行使速度效率最大化的动作”。
以下，例示如果存在交通规则地图则能够计算出必要检测距离的情况。图2是说明必要距离计算处理的一个例子的图。图2 举例说明非干道R2连接到车辆优先干道R1的道路环境。车辆2行驶于非干道R2，作为移动物体的其他车辆5行驶于车辆优先干道R1。假设车辆2要从非干道R2汇入车辆优先干道R1。假设在汇入开始时刻(t＝0)，车辆2位于xa(0)处，其他车辆5位于xb(0)处。假设在t＝0时，车辆2的速度为0km/h。基于“车辆2及移动物体遵守在车道内行驶等交通规则”的模型，可以将在t＝0时的其他车辆5的速度假定为车辆优先干道R1的限速v。车辆2也遵守交通规则(车辆优先干道R1以及非干道R2的限速)行驶。交通规则也可以包括直至达到限速为止的标准加速度等。
将车辆2遵守交通规则而进入车辆优先干道R1并达到限速为止的时间设为t，将车辆2达到限速的位置设为xa(t)。此时，如果为
[算式1]
|xb(0)-xa(t)|＜v·t，
则除非其他车辆5减速，否则无法实现适当的自动驾驶。如果不期待其他车辆5减速而车辆2为了进入车辆优先干道R1，则在判断进入车辆优先干道R1的时刻需要检测到不存在满足以下条件的其他车辆 5这一内容。
[算式2]
L＝xb(0)-xa(0)
L＜xa(t)-xa(0)+v·t (1)
式(1)的右侧是为了实现适当的自动驾驶所需的外部传感器21的检测距离的下限(必要检测距离)。必要值计算单元274 能够在交通规则地图上的任意位置处进行上述计算。因此，必要值计算单元274可以生成为了实现适当的自动驾驶而记述了必要检测距离的地图。以下，将该地图称为必要检测距离地图(Expected Sensing Capability Map)。
必要检测距离地图是将位置和必要检测距离相关联的数据库。必要检测距离地图的范围落在交通规则地图的范围内。在必要检测距离地图的范围与交通规则地图的范围一致的情况下，必要检测距离地图的范围最大。而且，该最大的必要检测距离地图的范围是自动驾驶系统的上限运行范围。
必要值计算单元274可以将考虑误差而设定的校正值添加到其他车辆5的限速v中。必要值计算单元274可以考虑自动驾驶系统3的运算时间而校正式(1)的右侧。
必要值计算单元274也可以考虑作为移动物体的其他车辆5的速度为0的情况。在这种情况下，将其他车辆5的速度设为0，将车辆2的速度设为限速v，通过进行利用图2说明的计算，能够计算另一个必要检测距离。必要值计算单元274也可以采用计算出的2 个必要检测距离中的距离较长的一个作为必要检测距离。必要值计算单元274可以通过包括车辆2的外部传感器21的检测范围在内计算必要检测距离而计算出必要检测区域。
距离测量单元275基于车辆2的外部传感器21的检测结果计算可检测距离。距离测量单元275例如基于由外部传感器21 检测到且位于与车辆2距离最远处的特征点，计算可检测距离。
在可检测距离为必要检测距离以上的情况下，确定单元 276确定自动驾驶系统3处于运行范围内。在满足上述比较条件的情况下，可以说车辆2具有对为了执行预先规定的自动驾驶而需要事先检测出移动物体的距离进行检测的能力。因此，在可检测距离为必要检测距离以上的情况下，确定单元276确定自动驾驶系统3处于运行范围内。即，确定单元276确定自动驾驶系统3以按照设计进行自动驾驶的方式适当地操作。另一方面，在不满足上述比较条件的情况下，可以说车辆2不具有对为了执行预先规定的自动驾驶而需要事先检测出移动物体的距离进行检测的能力。因此，在可检测距离小于必要检测距离的情况下，确定单元276确定自动驾驶系统3处于运行范围外。
如上所述，运行范围确定装置1针对车辆2的每一个位置确定自动驾驶系统3是否处于运行范围内。
在由确定单元276确定了自动驾驶系统3不处于运行范围内的情况下，必要值计算单元274可以将车辆2的上限速度变更为降低了规定速度后的速度，再次计算必要检测距离。如上所述，必要值计算单元274以车辆2的上限速度与限速一致作为前提，计算必要检测距离。此时计算出的必要检测距离是最长距离。必要值计算单元274能够通过将车辆2的上限速度重新设定为降低了规定速度后的速度而缩短必要检测距离。因此，在可检测距离小于必要检测距离的情况下，必要值计算单元274能够通过将车辆2的上限速度作为参数重新计算，从而寻找可检测距离为必要检测距离以上的范围。
运行范围确定装置1也可以将自动驾驶系统3的运行范围输出到自动驾驶ECU 24。可以是在自动驾驶系统3处于运行范围内的情况下，自动驾驶ECU 24继续车辆2的自动驾驶，在自动驾驶系统3不处于运行范围内的情况下，自动驾驶ECU 24结束车辆2的自动驾驶。自动驾驶ECU 24也可以使HMI 25进行涉及自动驾驶结束的显示。
(运行范围确定装置的动作)
以下，公开运行范围确定方法的一个例子。图3是表示运行范围确定处理的一个例子的流程图。图3的流程图是例如在接收到车辆2 的驾驶员发出的进行运行范围确定功能的操作的定时由运行范围确定装置1执行的。
如图3所示，作为位置推定处理(S10)，运行范围确定装置1的位置推定单元271推定车辆2的位置。作为一个例子，位置推定单元271基于由GPS接收单元20接收到的车辆2的位置信息以及地图数据库23的地图信息，识别(本车辆位置推定：定位)车辆2在地图上的位置。也可以在自动驾驶起作用的情况下，位置推定单元271获取由自动驾驶ECU 24推定出的车辆2的位置。
接着，作为交通规则获取处理(S14)，运行范围确定装置1的规则获取单元273基于位置推定处理(S10)所推定的车辆 2的位置和地图数据库23的交通规则地图，获取与车辆2的位置对应的车道的限速。规则获取单元273还可以获取达到限速为止的标准加速度和直至停止的标准加速度等。
接着，作为必要检测距离计算处理(S16)，运行范围确定装置1的必要值计算单元274基于交通规则获取处理(S14)所获取的限速等，计算必要检测距离。必要值计算单元274基于“车辆2和移动物体遵守在车道内行驶等交通规则”的模型，设定车辆2及移动物体的上限速度而计算必要检测距离。必要值计算单元274例如利用上述式(1)计算必要检测距离。
接着，作为可检测距离计算处理(S18)，运行范围确定装置1的距离测量单元275例如基于由外部传感器21检测出且与车辆2距离最远处的特征点，计算可检测距离。
接着，作为判定处理(S20)，运行范围确定装置1的确定单元276判定可检测距离是否为必要检测距离以上。在判定为可检测距离为必要检测距离以上的情况下(S20：是)，作为确定处理 (S22)，确定单元276确定自动驾驶系统3处于运行范围内。
在判定为可检测距离小于必要检测距离的情况下(S20：否)，或者在确定处理(S22)已经结束的情况下，运行范围确定装置1结束图3所示的流程图。例如在未接收到由车辆2的驾驶员发出的结束运行范围确定功能的操作的情况下，运行范围确定装置1从头执行图3所示的流程图。
即使在运行范围确定装置1的确定单元276的判定结果是处于运行范围外的情况下，也有可能通过降低车辆2的上限速度而使判定结果处于运行范围内。例如在行驶于机动车专用车道这种单行道上行驶时，有时由于雾等使可检测距离减小。此时，如果将车辆2 的上限速度继续设定为限速，则有可能与可检测距离减小相伴而运行范围确定装置1的确定单元276的判定结果成为运行范围外。在这种情况下，通过减小车辆2的上限速度，从而能够减小必要检测距离而再次处于运行范围内。
图4是表示处于所述运行范围外的情况下的运行范围确定处理的一个例子的流程图。在图3的流程图中未判定自动驾驶系统 3处于运行范围内的情况下，即，在自动驾驶系统3处于运行范围外的情况下，由运行范围确定装置1执行图4的流程图。
如图4所示，作为减法运算处理(S30)，运行范围确定装置1的必要值计算单元274对图3的必要检测距离计算处理(S16) 中设定的车辆2的上限速度进行减法运算。必要值计算单元274将上限速度变更为降低了规定速度后的速度。
接着，作为符号判定处理(S32)，必要值计算单元274 判定上限速度是否为正值。
在符号判定处理(S32)中判定为上限速度为正值的情况下(S32：是)，作为再计算处理(S34)而必要值计算单元274再次计算必要检测距离。计算方法与必要检测距离计算处理(S16)的计算方法相同。
接着，作为距离判定处理(S36)，必要值计算单元274 判定可检测距离是否为必要检测距离以上。在判定为可检测距离小于必要检测距离的情况下(S36：否)，必要值计算单元274使处理跳转到减法运算处理(S30)。如上所述，必要值计算单元274反复执行减法运算处理(S30)、符号判定处理(S32)和再计算处理(S34)，直至距离判定处理(S36)中判定为可检测距离为必要检测距离以上为止。
在距离判定处理(S36)中判定为可检测距离为必要检测距离以上的情况下(S36：是)，作为确定处理(S38)而确定单元 276确定自动驾驶系统3处于运行范围内。接着，作为存储处理(S40)，必要值计算单元274将进行减法运算后的上限速度(运算中所使用的变更后的上限速度)存储在ECU等所具有的存储装置中。该信息例如由自动驾驶ECU 24参照并体现在自动驾驶控制中。
在符号判定处理(S32)中判定为上限速度不是正值的情况下(S32：否)，或者在存储处理(S40)已经结束的情况下，运行范围确定装置1结束图4所示的流程图。例如在未接收到由车辆2 的驾驶员发出的结束运行范围确定功能的操作的情况下，运行范围确定装置1从头执行图4所示的流程图。
(第1实施方式的作用效果)
在第1实施方式所涉及的运行范围确定装置1中，从将与车辆速度相关的限制和位置相关联的地图数据库23中，使用车辆2的位置而获取与车辆速度相关的限制。然后，基于与车辆速度相关的限制，计算必要检测距离。因此，运行范围确定装置1能够以移动物体遵守与车辆速度相关的限制为前提而确定必要检测距离。然后，在测量出的可检测距离为必要检测距离以上的情况下，确定为自动驾驶系统3 处于运行范围内。因此，运行范围确定装置1能够利用必要检测距离和测量结果，适当地确定自动驾驶的运行范围。
第1实施方式所涉及的运行范围确定装置1，能够通过假定车辆2及移动物体在由规则获取单元27获取到的与车辆速度相关的限制内以最快速度行驶这一情况，从而计算必要检测距离的最大值。因此，运行范围确定装置1能够在最严格的条件下确定自动驾驶的运行范围。
第1实施方式所涉及的运行范围确定装置1，在由确定单元276确定为自动驾驶系统3不处于运行范围内的情况下，能够通过将车辆2的上限速度变更为降低了规定速度后的速度，从而减小必要检测距离。因此，运行范围确定装置1能够将车辆2的速度这一条件变更为速度较低而确定较小的自动驾驶的运行范围。
[第2实施方式]
(自动驾驶系统的配置)
第2实施方式所涉及的自动驾驶系统3A的配置与第1实施方式所涉及的自动驾驶系统3的配置相比，除了运行范围确定装置的一部分功能不同之外，其他相同。以下省略重复说明。
图5是表示具有第2实施方式所涉及的运行范围确定装置1A的车辆2A的配置的一个例子的框图。如图5所示，自动驾驶系统3A与自动驾驶系统3相比，除了地图数据库23A以及ECU 27A 不同之外，其他相同。
地图数据库23A作为地图信息而包含将必要检测距离和位置相关联的必要检测距离地图。即，自动驾驶系统3A与自动驾驶系统3相比，不需要运算必要检测距离。因此，自动驾驶系统3A不具有与必要检测距离计算相关的配置要素(交通规则地图、自动驾驶系统3的规则获取单元273、必要值计算单元274)。必要检测距离地图中包含的必要检测距离可以是如自动驾驶系统3所记述的计算出的值，也可以是由第三方确定的值。例如，必要检测距离也可以是由政府等机关进行标准化而得到的值。地图数据库23A的其他配置以及变形例与地图数据库23相同。
作为一个例子，ECU 27A具有位置推定单元271、必要检测距离获取单元272(获取单元的一个例子)、距离测量单元275 以及确定单元276。位置推定单元271、距离测量单元275以及确定单元276与自动驾驶系统3的单元相同。
必要检测距离获取单元272基于由位置推定单元271推定出的车辆2A的位置和地图数据库23A，获取必要检测距离。
(运行范围确定装置的动作)
以下，公开运行范围确定方法的一个例子。图6是表示运行范围确定处理的一个例子的流程图。图6的流程图是例如在接收到车辆2A 的驾驶员发出的进行运行范围确定功能的操作的定时由运行范围确定装置1A执行的。
图6的位置推定处理(S50)与图3的位置推定处理(S10) 相同。接着，作为必要检测距离获取处理(S52),运行范围确定装置 1A的必要检测距离获取单元272基于位置推定处理(S50)所推定的车辆2A的位置、和地图数据库23A的必要检测距离地图，获取与车辆2A的位置对应的必要检测距离。
接下来进行的可检测距离计算处理(S58)、判定处理 (S60)以及确定处理(S62)与图3的可检测距离计算处理(S18)、判定处理(S20)以及确定处理(S22)相同。例如在未接收到由车辆 2A的驾驶员发出的结束运行范围确定功能的操作的情况下，运行范围确定装置1A从头执行图6所示的流程图。
(第2实施方式的作用效果)
根据第2实施方式所涉及的运行范围确定装置1A，从将必要检测距离和位置相互联的地图数据库23A中，使用车辆2A的位置而获取必要检测距离。然后，在测量出的可检测距离为必要检测距离以上的情况下，确定自动驾驶系统3A处于运行范围内。因此，运行范围确定装置1A能够利用必要检测距离和测量结果，适当地确定自动驾驶的运行范围。
上述实施方式能够以根据本领域技术人员的知识进行各种变更、改良后的各种方式实施。
例如，在由必要值计算单元274进行的必要检测距离的计算方法不限于第1实施方式中所记载的内容，能够进行各种变形。例如，可以假设车辆2以及其他车辆5以匀速直线运动行驶，也可以假设他们以匀加速运动行驶。
在第1实施方式中可以不执行图5所示的流程图。

Claims (6)

1.一种运行范围确定装置，其特征在于，包括：
位置推定单元，其配置为推定车辆的车辆位置；
交通地图数据库，其将与车辆速度相关的限制和与所述限制对应的位置相关联；
规则获取单元，其配置为，基于所述车辆位置和所述交通地图数据库而获取所述限制；
必要值计算单元，其配置为，基于所述规则获取单元获取的所述限制，计算为了执行预先规定的所述车辆的自动驾驶而需要物体检测传感器事先检测出移动物体的距离即必要检测距离，其中，所述物体检测传感器配置为，搭载在所述车辆上且对所述移动物体进行检测；
距离测量单元，其配置为，基于所述物体检测传感器的检测结果，计算所述物体检测传感器能够检测出所述移动物体的距离即可检测距离；以及
确定单元，其配置为，在所述可检测距离为所述必要检测距离以上的情况下，确定自动驾驶系统处于运行范围内，该自动驾驶系统执行所述车辆的所述预先规定的自动驾驶，
所述必要值计算单元配置为，通过假定所述车辆及所述移动物体是在由所述规则获取单元获取到的所述限制内以最快速度行驶这一情况，计算所述必要检测距离。
2.根据权利要求1所述的运行范围确定装置，其特征在于，所述必要值计算单元配置为，在由所述确定单元确定所述自动驾驶系统不处于运行范围内的情况下，将所述车辆的上限速度变更为降低了规定值的速度后再次计算所述必要检测距离。
3.根据权利要求1所述的运行范围确定装置，其特征在于，所述移动物体是在所述车辆所行驶的道路上行驶的物体。
4.根据权利要求1所述的运行范围确定装置，其特征在于，所述必要值计算单元配置为，通过基于所述限制计算所述车辆在规定时间内行驶的第一行驶距离及所述移动物体在所述规定时间内行驶的第二行驶距离，从而计算所述必要检测距离。
5.一种运行范围确定装置，其特征在于，包括：
位置推定单元，其配置为推定车辆的车辆位置；
地图数据库，其将必要检测距离和与所述必要检测距离对应的位置相关联，所述必要检测距离是为了执行预先规定的所述车辆的自动驾驶而需要物体检测传感器事先检测出移动物体的距离，其中，所述物体检测传感器配置为，搭载在所述车辆上且对所述移动物体进行检测；
获取单元，其配置为，基于所述车辆位置和所述地图数据库获取所述必要检测距离；
距离测量单元，其配置为，基于所述物体检测传感器的检测结果，计算所述物体检测传感器能够检测出所述移动物体的距离即可检测距离；以及
确定单元，其配置为，在所述可检测距离为所述必要检测距离以上的情况下，确定自动驾驶系统处于运行范围内，该自动驾驶系统执行所述车辆的所述预先规定的自动驾驶。
6.根据权利要求5所述的运行范围确定装置，其特征在于，所述移动物体是在所述车辆所行驶的道路上行驶的物体。
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