CN109844840B - 车辆控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车辆控制装置(10)。车辆控制装置(10)的综合物体形成部(84)形成作为一体物的综合物体(U1、U2、U3),所述作为一体物的综合物体(U1、U2、U3)的边界线(136、138、160)根据位于规定的距离范围内的2个以上的物体彼此的位置关系来确定。车辆控制装置(10)的干涉性预测部(88)代替预测各个物体(D1‑D9、E1‑E4、F1‑F5)与车辆(100)接触或者接近车辆(100)的可能性,而预测综合物体(U1、U2、U3)与车辆(100)接触或者接近车辆(100)的可能性。据此,能够一边发挥通过物体的分组实现的便利性,一边进行细致的干涉性的预测。
Description
技术领域
本发明涉及一种识别处于位于车辆外界的状态的物体,且根据该识别结果来控制车辆的行为的车辆控制装置。
背景技术
现有技术中,已知一种识别处于位于车辆外界的状态的物体,且根据该识别结果来控制车辆的行为的车辆控制装置。例如,提出了各种用于有效地对同时识别出的多个物体进行处理的技术。
在日本发明专利公开公报特开2011-076527号(摘要、[0036]等)中提出一种行驶安全装置,该行驶安全装置对彼此位置接近且以彼此接近的速度移动的移动物体进行分组,在有与车辆接触或者接近车辆(以下称为干涉)的可能性的情况下,对各组进行1次告知。据此,能够减少警报的工作次数,减轻驾驶员的厌烦感。
另外,在日本发明专利公开公报特开2011-076527号的第[0046]段中记载了,对构成组的移动物体分别计算TTC(Time To Collision:避撞时间),使用TTC的最小值作为该组的代表值来判定干涉的可能性。
发明内容
然而,在日本发明专利公开公报特开2011-076527号所提出的方案中,使用组的代表性的评价值(在此为TTC)来预测干涉性,因此,例如没有考虑构成组的多个物体中的位置关系。这样,从与干涉性有关的预测的细致程度的观点出发,有很大的改良余地。
本发明是为了解决上述问题而完成的,其目的在于,提供一种能够一边发挥通过物体的分组实现的便利性,一边进行细致的干涉性的预测的车辆控制装置。
本发明所涉及的车辆控制装置具有:外界状态检测部,其检测车辆的外界状态;物体识别部,其根据所述外界状态检测部的检测结果来识别1个或多个物体;干涉性预测部,其预测由所述物体识别部识别出的1个或多个所述物体与所述车辆接触或者接近所述车辆的可能性,还具有综合物体形成部,该综合物体形成部形成作为一体物的综合物体,所述作为一体物的综合物体的边界线根据由所述物体识别部识别出的多个所述物体中位于规定的距离范围内的2个以上的物体彼此的位置关系来确定,所述干涉性预测部代替预测构成所述综合物体的各个所述物体与所述车辆接触或者接近所述车辆的可能性,而预测由所述综合物体形成部形成的所述综合物体与所述车辆接触或者接近所述车辆的可能性。
由于这样构成,因此,能够使用具有边界线的综合物体来预测与车辆的干涉(接触或者接近)的可能性,其中所述边界线考虑了位于规定的距离范围内的2个以上的物体彼此的位置关系。据此,能够一边发挥通过物体的分组实现的便利性,一边进行细致的干涉性的预测。
另外,也可以为:所述综合物体形成部按照所述车辆的形状设定所述规定的距离范围,形成所述综合物体。基于车辆是否能够通过物体间的间隙的判定结果根据车辆的形状而不同的倾向,能够进行细致的预测。
另外,也可以为:所述综合物体形成部划定具有同一半径且以各个所述物体的位置为中心的多个圆形区域,形成由具有所述圆形区域的重叠部分的2个以上的物体构成的所述综合物体。据此,能够使用简易的运算方法来进行物体的分组。
另外,也可以为:所述综合物体形成部形成包括所有位于所述规定的距离范围内的2个以上的物体且具有多边形的形状的所述综合物体。由于多边形的边界线是多个直线分量的集合体,因此,干涉性的判定所需的运算量减少。
另外,也可以为:所述综合物体形成部从构成所述综合物体的2个以上的物体中,相对于以所述车辆的位置为中心的角度方向而每隔规定的角度间隔来提取代表物体,根据所述代表物体的位置确定形成所述多边形的至少2个顶点。据此,能够在位于规定的角度间隔的位置配置多边形的顶点。
另外,也可以为:所述综合物体形成部按照所述外界状态检测部的检测性能来设定所述规定的角度间隔,确定形成所述多边形的至少2个顶点。基于能够识别物体的角度方向的检测分辨率根据外界状态检测部的检测性能而不同的倾向,能够在合适的位置配置多边形的顶点。
另外,也可以为:所述综合物体形成部从构成所述综合物体的2个以上的物体中,提取位于距所述车辆相对较近的位置的物体作为代表物体,根据所述代表物体的位置确定形成所述多边形的至少1个顶点。据此,能够将从与车辆的位置关系的观点出发注意度高的物体的存在反映于多边形的边界线的形状。
另外,也可以为:所述综合物体形成部确定位于以所述代表物体的位置为中心的圆上的距所述车辆的位置最近的点作为所述多边形的顶点。据此,能够设置能网罗所有的有2个以上的物体的距离范围(对于车辆而言的近前侧)的边界线,并且将代表物体与边界线之间的距离保持为一定在规定值(圆的半径)以上。
另外,也可以为:所述综合物体形成部确定位于以与角度方向的最端侧对应的所述代表物体的位置为中心的圆上,且位于相当于最大角度或者最小角度的位置的1点作为所述多边形的顶点。据此,能够设置能网罗所有的有2个以上的物体的角度范围的边界线,并且将代表物体与边界线之间的距离保持为一定在规定值(圆的半径)以上。
另外,也可以为:当在以与角度方向的最端侧对应的所述代表物体的位置为中心的圆上存在多个所述多边形的顶点的情况下,所述综合物体形成部确定沿圆弧形对相邻的顶点之间进行插值得到的1个以上的插值点作为所述多边形的顶点。据此,从角度分辨率的观点出发,能够抑制产生代表物体与部分边界线之间的距离短的部位。
另外,也可以为:所述综合物体形成部确定位于比构成所述综合物体的所有物体的位置靠远方侧的至少1点,作为所述多边形的顶点。据此,设置能网罗所有的有2个以上的物体的距离范围(对于车辆而言的远方侧)的边界线。
另外,也可以为:所述综合物体形成部确定位于规定的直线上且从所述代表物体的位置向远方侧远离规定长度的1点作为所述多边形的顶点,其中,所述规定的直线是连结与角度方向的最端侧对应的所述代表物体的位置和所述车辆的位置这2点的直线。据此,设置能网罗所有的有2个以上的物体的角度范围的边界线(在此为对于车辆而言的远方侧)。
另外,也可以为:当在所述车辆要行驶的车道上存在从所述代表物体的位置向远方侧远离规定长度的1点的情况下,所述综合物体形成部通过缩短所述规定长度来确定不存在于所述车道上的另外的1点作为所述多边形的顶点。据此,能够防止将由边界线划定的范围不必要地扩大到车道的其他部分。
另外,也可以为:所述干涉性预测部根据所述综合物体的边界线中面向所述车辆的部分与所述车辆之间的位置关系,来预测与所述车辆接触或者接近所述车辆的可能性。通过使用综合物体的边界线中对干涉性的判定最有效的部分,能够缩短运算时间,相应地较早地进行判定。
另外,也可以为:还具有车辆控制部,该车辆控制部按照所述干涉性预测部的预测结果来控制所述车辆的行为。
根据本发明所涉及的车辆控制装置,能够一边发挥通过物体的分组实现的便利性,一边进行细致的干涉性的预测。
附图说明
图1是表示本发明一实施方式所涉及的车辆控制装置的结构的框图。
图2是表示图1的车辆控制装置中的主要特征部的功能框图。
图3是用于说明图2所示的功能框图的动作的流程图。
图4是表示通过步骤S1的检测处理得到的结果的图。
图5是表示通过步骤S2的识别处理得到的结果的图。
图6A是说明物体彼此的重叠判定方法的图。图6B是说明图6A所示的圆形区域的半径的设定方法的图。
图7是表示将多个物体分类为2个综合组的结果的图。
图8是说明按每一综合组提取代表物体的方法的图。
图9是说明追加提取代表物体的方法的图。
图10A是说明位于近前侧和侧方的顶点的确定方法的图。图10B是说明图10A所示的圆的半径的设定方法的图。
图11是表示确定多边形的边界线的一部分的结果的图。
图12是表示确定多边形的边界线的全部的结果的图。
图13是表示短期轨迹的确定方法的示意图。
图14是表示与位于远方侧的顶点的确定方法有关的第1改良例的图。
图15A和图15B是表示与位于近前侧的顶点的确定方法有关的第2改良例的图。
具体实施方式
下面,列举优选的实施方式,边参照附图边对本发明所涉及的车辆控制装置进行说明。
[车辆控制装置10的结构]
<整体结构>
图1是表示本发明一实施方式所涉及的车辆控制装置10的结构的框图。车辆控制装置10被组装于车辆100(图4等),且构成为能够执行车辆100的自动驾驶或者自动驾驶辅助。车辆控制装置10具有控制系统12、输入装置和输出装置。输入装置和输出装置分别经由通信线与控制系统12连接。
输入装置具有外界传感器14、导航装置16、车辆传感器18、通信装置20、自动驾驶开关22和连接于操作设备24的操作检测传感器26。
输出装置具有:驱动力装置28,其驱动未图示的车轮;操舵装置30,其对所述车轮进行操舵(方向操纵);和制动装置32,其对所述车轮进行制动。
<输入装置的具体结构>
外界传感器14具有多个摄像头33和多个雷达34,所述多个摄像头33和所述多个雷达34获取表示车辆100的外界状态的信息(以下称为外界信息),外界传感器14将获取到的外界信息输出给控制系统12。外界传感器14还可以具有多个LIDAR(Light Detection andRanging光探测和测距;Laser Imaging Detection and Ranging:激光成像探测与测距)装置。
导航装置16构成为包括能够检测车辆100的当前位置的卫星定位装置和用户接口(例如触摸屏式的显示器、扬声器和麦克风)。导航装置16根据车辆100的当前位置或用户指定的位置,计算到达所指定的目的地为止的路径,并将该路径输出给控制系统12。由导航装置16计算出的路径作为路径信息存储在存储装置40的路径信息存储部44中。
车辆传感器18包括检测车辆100的速度(车速)的速度传感器、检测加速度的加速度传感器、检测横向加速度(横向G)的横向G传感器、检测绕垂直轴的角速度的偏航角速率传感器、检测朝向、方位的方位传感器和检测倾斜(坡度)的倾斜传感器,并将来自各传感器的检测信号输出给控制系统12。这些检测信号作为本车状态信息Ivh存储于存储装置40的本车状态信息存储部46。
通信装置20构成为能够与路边设备、其他车辆和包括服务器的外部装置进行通信,例如收发与交通设备有关的信息、与其他车辆有关的信息、探测信息或最新的地图信息。此外,地图信息被存储在导航装置16中,并且还作为地图信息被存储于存储装置40的地图信息存储部42。
操作设备24构成为包括加速踏板、方向盘(handle)、制动踏板、换挡杆和方向指示器控制杆。在操作设备24上安装有操作检测传感器26,该操作检测传感器26检测有无驾驶员的操作和操作量、操作位置。
操作检测传感器26将加速器踩踏量(加速器开度)、方向盘操作量(操舵量)、制动器踩踏量、挡位、左右转弯方向等作为检测结果输出给车辆控制部60。
自动驾驶开关22例如设置于仪表板,是用于包括驾驶员在内的用户通过手动操作来切换非自动驾驶模式(手动驾驶模式)和自动驾驶模式的按钮开关。
在本实施方式中,设定为每当按下自动驾驶开关22时,切换自动驾驶模式和非自动驾驶模式。作为替代,也可以为了可靠地确认驾驶员的自动驾驶意向,而例如设定为按压两次时从非自动驾驶模式切换为自动驾驶模式,按压一次时从自动驾驶模式切换为非自动驾驶模式。
自动驾驶模式是在驾驶员不对操作设备24(具体而言,加速踏板、方向盘和制动踏板)进行操作的状态下,车辆100在控制系统12的控制下行驶的驾驶模式。换言之,自动驾驶模式是控制系统12根据依次确定的行动计划(短期的情况下为后述的短期轨迹St)来控制驱动力装置28、操舵装置30和制动装置32的一部分或者全部的驾驶模式。
此外,在自动驾驶模式期间,在驾驶员开始操作设备24的操作的情况下,自动驾驶模式被自动解除,而切换到非自动驾驶模式(手动驾驶模式)。
<输出装置的具体结构>
驱动力装置28由驱动力ECU(电子控制装置;Electronic ControlUnit)、和包括发动机、驱动马达的驱动源构成。驱动力装置28按照从车辆控制部60输入的车辆控制值Cvh来生成用于使车辆100行驶的行驶驱动力(扭矩),并将该行驶驱动力经由变速器或直接传递给车轮。
操舵装置30由EPS(电动助力转向系统)ECU和EPS装置构成。操舵装置30按照从车辆控制部60输入的车辆控制值Cvh来改变车轮(转向轮)的朝向。
制动装置32例如是并用液压式制动器的电动伺服制动器,由制动ECU和制动执行器构成。制动装置32按照从车辆控制部60输入的车辆控制值Cvh对车轮进行制动。
<控制系统12的结构>
控制系统12由一个或多个ECU构成,除了具有各种功能实现部之外,还具有存储装置40等。此外,在本实施方式中,功能实现部是通过CPU(中央处理单元)执行存储装置40中所存储的程序来实现功能的软件功能部,但还能够通过由集成电路等构成的硬件功能部来实现。
控制系统12构成为除了包括存储装置40和车辆控制部60之外,还包括外界识别部52、识别结果接收部53、局部环境映射生成部54、总括控制部70、长期轨迹生成部71、中期轨迹生成部72和短期轨迹生成部73。在此,总括控制部70通过控制识别结果接收部53、局部环境映射生成部54、长期轨迹生成部71、中期轨迹生成部72和短期轨迹生成部73的任务同步来进行对各部的综合控制。
外界识别部52在参照来自车辆控制部60的本车状态信息Ivh的基础上,根据来自外界传感器14的外界信息(包括图像信息),识别车辆100两侧的车道标识线(白线),并且生成包括距停车线的距离和可行驶区域的“静态”的外界识别信息。并且,外界识别部52根据来自外界传感器14的外界信息,生成障碍物(包括泊车车辆和停车车辆)、交通参与者(人、其他车辆)、和信号灯的颜色{蓝(绿)、黄(橙)、红}等“动态”的外界识别信息。
另外,静态和动态的外界识别信息分别作为外界识别信息Ipr而被存储在存储装置40的外界识别信息存储部45中。
识别结果接收部53响应于运算指令Aa,将在规定运算周期Toc(基准周期或基准运算周期)内接收到的外界识别信息Ipr与更新计数器的计数值一起输出给总括控制部70。在此,运算周期Toc是控制系统12内部的基准运算周期,例如设定为数十毫秒(ms)左右的值。
局部环境映射生成部54响应于来自总括控制部70的运算指令Ab,参照本车状态信息Ivh和外界识别信息Ipr,在运算周期Toc内生成局部环境映射信息Iem,并且将该局部环境映射信息Iem与更新计数器的计数值一起输出给总括控制部70。即,在开始控制时,到生成局部环境映射信息Iem为止需要2×Toc的运算周期。
概略而言,局部环境映射信息Iem是将本车状态信息Ivh与外界识别信息Ipr合成得到的信息。局部环境映射信息Iem被存储于存储装置40的局部环境映射信息存储部47。
长期轨迹生成部71响应于来自总括控制部70的运算指令Ac,参照局部环境映射信息Iem(仅利用外界识别信息Ipr中的静态分量)、本车状态信息Ivh和存储于地图信息存储部42的道路地图(弯道的曲率等),以相对最长的运算周期(例如9×Toc)生成长期轨迹Lt。然后,长期轨迹生成部71将所生成的长期轨迹Lt与更新计数器的计数值一起输出给总括控制部70。此外,长期轨迹Lt作为轨迹信息被存储于存储装置40的轨迹信息存储部48。
中期轨迹生成部72响应于来自总括控制部70的运算指令Ad,参照局部环境映射信息Iem(利用外界识别信息Ipr中的动态分量和静态分量这两者)、本车状态信息Ivh和长期轨迹Lt,以相对中等长度的运算周期(例如,3×Toc)生成中期轨迹Mt。然后,中期轨迹生成部72将所生成的中期轨迹Mt与更新计数器的计数值一起输出给总括控制部70。此外,与长期轨迹Lt同样,中期轨迹Mt作为轨迹信息存储于轨迹信息存储部48。
短期轨迹生成部73响应于来自总括控制部70的运算指令Ae,参照局部环境映射信息Iem(利用外界识别信息Ipr中的动态分量和静态分量这两者)、本车状态信息Ivh和中期轨迹Mt,以相对最短的运算周期(例如,Toc)生成短期轨迹St。然后,短期轨迹生成部73将所生成的短期轨迹St与更新计数器的计数值一起同时输出给总括控制部70和车辆控制部60。此外,与长期轨迹Lt和中期轨迹Mt同样,短期轨迹St作为轨迹信息存储于轨迹信息存储部48。
此外,长期轨迹Lt表示例如10秒左右的行驶时间的轨迹,是优先考虑乘车感觉、舒适性的轨迹。另外,短期轨迹St表示例如1秒左右的行驶时间的轨迹,是以实现车辆动力学和确保安全性为优先的轨迹。中期轨迹Mt表示例如5秒左右的行驶时间的轨迹,是相对于长期轨迹Lt和短期轨迹St的中间轨迹。
短期轨迹St相当于每个短周期Ts(=Toc)的、表示车辆100的目标行为的数据集。短期轨迹St例如是以纵向(X轴)的位置x、横向(Y轴)的位置y、姿态角θz、速度Vs、加速度Va、曲率ρ、偏航角速率γ、操舵角δst为数据单位的轨迹点列(x、y、θz、Vs、Va、ρ、γ、δst)。另外,长期轨迹Lt或中期轨迹Mt是虽然周期分别不同但与短期轨迹St同样地定义的数据集。
车辆控制部60确定使车辆100能按照由短期轨迹St(轨迹点列)确定的行为行驶的车辆控制值Cvh,且将得到的车辆控制值Cvh输出给驱动力装置28、操舵装置30和制动装置32。
<主要的特征部>
图2是表示图1的车辆控制装置10中的主要特征部的功能框图。车辆控制装置10具有外界状态检测部80、物体识别部82、综合物体形成部84、信息合成部86、干涉性预测部88、轨迹生成部90和车辆控制部60。
外界状态检测部80相当于图1所示的外界传感器14,检测车辆100的外界状态。物体识别部82相当于图1所示的外界识别部52,通过对外界状态检测部80的检测结果适用公知的识别方法来识别1个或者多个物体。
综合物体形成部84和信息合成部86相当于图1所示的局部环境映射生成部54。综合物体形成部84使用包括物体识别部82的识别结果的外界识别信息Ipr和与车辆100相关的本车状态信息Ivh,来将多个物体中的特定的物体综合(集成)在一起。信息合成部86合成包含与位于车辆100外界的物体有关的信息(以下称为物体信息)或者与车道有关的信息(以下称为车道信息)的外界识别信息Ipr,制成局部环境映射信息Iem。
干涉性预测部88和轨迹生成部90相当于图1所示的短期轨迹生成部73(或者中期轨迹生成部72)。干涉性预测部88使用局部环境映射信息Iem和本车状态信息Ivh来预测1个或多个物体与车辆100接触或者接近车辆100的可能性(以下,还称为“干涉可能性”)。轨迹生成部90考虑干涉性预测部88的预测结果来生成用于车辆100的行为控制的行驶轨迹。
[车辆控制装置10的动作]
本实施方式中的车辆控制装置10如以上那样构成。接着,一边参照图3的流程图一边对车辆控制装置10(尤其是图2所示的功能框图)的动作进行说明。
在图3的步骤S1中,外界状态检测部80(具体而言,摄像头33或者雷达34)检测车辆100的外界状态。下面,一边参照图4一边对外界状态检测部80的检测结果进行说明。
如图4所示,在车道102上行驶的车辆100周边配置有多个交通锥104。双点划线所包围的区域呈以车辆100上的检测基准位置106为中心的大致扇形,相当于能够检测到位于车辆100外界的物体的区域(以下,称为能够检测区域108)。在本图的例子中,外界状态检测部80检测位于能够检测区域108内的13个交通锥104。
在图3的步骤S2中,物体识别部82通过对步骤S1中的检测结果适用公知的识别方法,来识别1个或多个物体(在此为13个交通锥104)。下面,一边参照图5一边对物体识别部82的识别结果进行说明。
图5所示的假想空间110例如是由以车辆100的位置和姿势为基准的局部坐标系定义的平面空间。在假想空间110上,识别出13个交通锥104(图4)作为物体集合112。双点划线所示的圆弧相当于距检测基准位置106的等距曲线。即,13个交通锥104均与车辆100大致等距离地配置。下面,在图5以后的附图中,为了便于说明和图示,有时用简单的标记(例如,“×”、“△”)来表示各物体的形状。
在图3的步骤S3中,综合物体形成部84将在步骤S2中识别出的物体集合112(1个或者多个物体)中的特定的物体综合在一起,形成作为一体物的综合物体U1、U2。具体而言,综合物体形成部84形成包含所有位于规定的距离范围内的2个以上的物体且具有多边形形状的综合物体U1、U2。下面,一边参照图6A-图12一边对综合物体U1、U2的形成方法详细地进行说明。
[1]首先,综合物体形成部84按照车辆100的形状来设定规定的距离范围。具体而言,综合物体形成部84划分具有同一半径R1且以各个位置为中心的多个圆形区域114,且对具有重叠部分115、116的2个以上的物体进行分组。
如图6A所示,在假想空间110上,以物体D1、D2、D3的位置为中心,划分出半径均为R1的3个圆形区域114。在物体D1、D2的关系中,2个圆形区域114、114具有局部重合的重叠部分115(画影线的区域)。在物体D2、D3的关系中,2个圆形区域114、114具有局部重合的重叠部分116(画影线的区域)。
针对其他物体,在任意的1个圆形区域114处于与至少1个圆形区域114重叠的位置关系的情况下,同样将这些物体(在此,物体D1-D3)分类为1组。
如图6B所示,半径R1是对车辆100的车宽2W加上一定的余量值M1的值。即,认为在物体间的间隔比R1大的情况下,车辆100能够通过该间隙,另一方面,在物体间的间隔在R1以下的情况下车辆100无法通过该间隙。另外,半径R1并不限定于根据车宽来设定,也可以按照车长或者包含车宽与车长的组合的车辆100的形状来任意地设定。
如图7所示,形成物体集合112的13个物体被分类为由位于车辆100正前方的9个物体构成的综合组118和由位于车辆100右斜前方的4个物体构成的综合组120。下面,为了便于说明,将属于综合组118的9个物体记作“物体D1-D9”,将属于综合组120的4个物体记作“物体E1-E4”。
这样,综合物体形成部84也可以划分具有同一半径R1且以各个物体D1-D9、E1-E4的位置为中心的多个圆形区域114,形成由具有圆形区域114的重叠部分115、116的2个以上的物体构成的综合物体U1、U2。据此,能够使用简易的运算方法来进行物体的分组。
另外,综合物体形成部84也可以按照车辆100的形状设定规定的距离范围(圆形区域114的半径R1),形成综合物体U1、U2。基于车辆100是否能够通过物体间的间隙的判定结果根据该车辆100的形状而不同的倾向,能够进行细致的预测。
[2]接着,综合物体形成部84从构成各综合组118、120的2个以上的物体D1-D9、E1-E4中,相对于以检测基准位置106为中心的角度方向而每隔规定的角度间隔来提取代表物体。在此,所谓“代表物体”是指用于确定多边形的顶点Vd1-Vd7、Ve1-Ve7(图12)的代表性物体,该代表物体的位置对多边形的形状赋予特征。
如图8所示,在假想空间110上定义以车辆100的车身中心线为基准的角度方向(θ)。例如,设顺时针方向(右旋方向)为“正方向”,设逆时针方向(左旋方向)为“负方向”。在本图中,为了明确地与其他物体“×”相区别,用“△”来表示代表物体。
分别提取属于综合组118的物体D1-D9中、位于最小角度(负方向)的物体D1、位于最大角度(正方向)的物体D9和位于物体D1、D9的中间位置的物体D5作为代表物体。同样,分别提取属于综合组120的物体E1-E4中、位于最小角度(负方向)的物体E1和位于最大角度(正方向)的物体E4作为代表物体。
在此,相邻的代表物体、具体而言(1)代表物体D1和代表物体D5、(2)代表物体D5和代表物体D9、(3)代表物体E1和代表物体E4的角度间隔均是与Δθ(例如,10[deg])相等的值或者与Δθ接近的值。另外,Δθ相当于外界状态检测部80能够识别物体的角度方向的检测分辨率。
这样,综合物体形成部84也可以从构成综合物体U1、U2的2个以上的物体D1-D9、E1-E4中,相对于以车辆100的位置(检测基准位置106)为中心的角度方向(θ)而每隔规定的角度间隔Δθ提取代表物体D1、D5、D9、E1、E4,根据代表物体的位置确定形成多边形的至少2个顶点。据此,能够在位于规定的角度间隔Δθ的位置配置多边形的顶点。
另外,综合物体形成部84也可以按照外界状态检测部80的检测性能设定规定的角度间隔Δθ,确定形成多边形的至少2个顶点。可以基于能识别物体的角度方向的检测分辨率根据外界状态检测部80的检测性能而不同的倾向,来在合适的位置配置多边形的顶点。
[3]接着,综合物体形成部84根据需要从其余的物体(D2-D4、D6-D8、E2、E3)中追加提取代表物体。
如图9所示,在属于综合组120的物体E1-E4中物体E3位于最接近车辆100的位置。在该情况下,除了先提取出的2个代表物体E1、E4之外,重新追加尚未被提取出的物体E3作为代表物体。
这样,综合物体形成部84也可以从构成综合物体U1、U2的2个以上的物体D1-D9、E1-E4中,提取位于距车辆100相对较近的位置的物体E3来作为代表物体,根据代表物体的位置来确定形成多边形的至少1个顶点。据此,能够将从与车辆100的位置关系的观点出发注意度高的物体的存在反映于多边形的边界线136、138的形状。
[4]接着,综合物体形成部84根据提取出的代表物体(综合组118中的3个、综合组120中的3个)的位置来确定多边形的边界线136、138(图12)的一部分。
如图10A所示,在假想空间110上描绘出以代表物体D1、D5的位置为中心,半径均为R2的2个圆122。线段124是将检测基准位置106作为一端,将代表物体D1的位置作为另一端的直线。线段126是将检测基准位置106作为一端,将代表物体D5的位置作为另一端的直线。线段128是通过检测基准位置106,且与对应于代表物体D1的圆122相切的直线(所谓的切线)。
如图10B所示,半径R2是对车辆100的车宽的一半W加上一定的余量值M2得到的值。即,在将车身中心线作为基准的情况下,认为半径R2是用于使车辆100的车宽方向端部(在此为右侧端部)不与代表物体D1接触所需的最小限度的宽度。另外,半径R2并不限定于按照车宽,也可以按照车长或者包含车宽与车长的组合的车辆100的形状来任意地设定。
如图11所示,确定与综合组118对应的多边形的一部分顶点。顶点Vd1是位于以与角度方向的最端侧(负方向)对应的代表物体D1的位置为中心的圆122上,且位于相当于最小角度的位置的点。顶点Vd2是位于以代表物体D1的位置为中心的圆122上的距车辆100的位置(在此为检测基准位置106)最近的点。顶点Vd3是位于以代表物体D5的位置为中心的圆122上的距检测基准位置106最近的点。顶点Vd4是位于以代表物体D9的位置为中心的圆122上的距检测基准位置106最近的点。顶点Vd5是位于以与角度方向的最端侧(正方向)对应的代表物体D9的位置为中心的圆122上,且位于相当于最大角度的位置的点。
另外,顶点Ve1是位于以与角度方向的最端侧(负方向)对应的代表物体E1的位置为中心的圆122上,且位于相当于最小角度的位置的点。顶点Ve2是位于以代表物体E1的位置为中心的圆122上的距检测基准位置106最近的点。顶点Ve3是位于以代表物体E3的位置为中心的圆122上的距检测基准位置106最近的点。顶点Ve4是位于以代表物体E4的位置为中心的圆122上的距检测基准位置106最近的点。顶点Ve5是位于以与角度方向的最端侧(正方向)对应的代表物体E4的位置为中心的圆122上,且位于相当于最大角度的位置的点。
这样,综合物体形成部84也可以确定位于以代表物体的位置为中心的同一半径R2的圆122上的距车辆100的位置最近的点作为多边形的顶点Vd2-Vd4、Ve2-Ve4。据此,能够设置能网罗所有有2个以上的物体的距离范围(对于车辆100而言的近前侧)的边界线136、138,并且将代表物体与边界线136、138之间的距离保持为一定在规定值(圆122的半径R2)以上。
另外,综合物体形成部84也可以确定位于以与角度方向的最端侧对应的代表物体的位置为中心的同一半径R2的圆上,且位于相当于最大角度或者最小角度的位置的1点作为多边形的顶点Vd1、Vd5、Ve1、Ve5。据此,能够设置能网罗所有的有2个以上的物体的角度范围的边界线136、138,并且将代表物体与边界线136、138之间的距离保持为一定在规定值(圆122的半径R2)以上。
[5]接着,综合物体形成部84根据提取出的代表物体(综合组118中的3个、综合组120中的3个)的位置来确定多边形的边界线136、138(图12)的其余部分。
如图12所示,确定与综合组118对应的多边形的全部顶点。顶点Vd6是位于直线131上且位于从代表物体D9的位置向远方侧远离规定长度(规定距离)的位置(位于代表物体D9的远方侧且距代表物体D9规定距离)的点,其中所述直线131是连结与角度方向的最端侧(正方向)对应的代表物体D9的位置和检测基准位置106这2点的直线。顶点Vd7是位于直线132上且位于从代表物体D1的位置向远方侧远离规定长度的位置的点,其中所述直线132是连结与角度方向的最端侧(负方向)对应的代表物体D1的位置和检测基准位置106这2点的直线。
另外,顶点Ve6是位于直线133上且位于从代表物体E4的位置向远方侧远离规定长度的位置的点,其中,所述直线133是连结与角度方向的最端侧(正方向)对应的代表物体E4的位置和检测基准位置106这2点的直线。顶点Ve7是位于直线134上且位于从代表物体E1的位置向远方侧远离规定长度的位置的点,其中所述直线134是连结与角度方向的最端侧(负方向)对应的代表物体E1的位置和检测基准位置106这2点的直线。
关于综合组118,通过用线段依次连接确定的顶点Vd1-Vd7来划定七边形的边界线136。同样,关于综合组120,通过用线段依次连接确定的顶点Ve1-Ve7来划定七边形的边界线138。即,综合物体形成部84将物体集合112(图5)中特定的物体综合在一起,形成作为一体物的综合物体U1、U2。
在此,综合物体形成部84也可以确定位于比构成综合物体U1、U2的所有的物体D1-D9、E1-E4的位置靠远方侧的至少1点作为多边形的顶点Vd6、Vd7、Ve6、Ve7。据此,设置能网罗所有的有2个以上的物体的距离范围(对于车辆100而言的远方侧)的边界线136、138。
另外,综合物体形成部84也可以确定位于直线131-134上且位于从代表物体的位置向远方侧远离规定长度的位置的1点作为多边形的顶点Vd6、Vd7、Ve6、Ve7,其中所述直线131-134是连结与角度方向(θ)的最端侧对应的代表物体的位置和车辆100的位置这2点的直线。据此,设置能网罗所有的有2个以上的物体的角度范围的边界线136、138(在此,对于车辆100而言的远方侧)。
在图3的步骤S4中,信息合成部86通过合成包括物体信息(步骤S2中的识别结果、步骤S3中的形成结果)和车道信息的各种信息,来生成局部环境映射信息Iem。需注意在该局部环境映射信息Iem中包括与[1]综合物体U1、[2]综合物体U2、[3]物体集合112中、除物体D1-D9、E1-E4以外的个别物体有关的物体信息。
在图3的步骤S5中,干涉性预测部88使用通过步骤S4中的合成而得到的局部环境映射信息Iem,预测物体集合112与车辆100接触或者接近车辆100的可能性。在此,在形成有综合物体U1、U2的情况下,干涉性预测部88代替预测构成综合物体U1、U2的各物体D1-D9、E1-E4与车辆100接触或者接近车辆100的可能性,而是预测综合物体U1、U2与车辆100接触或者接近车辆100的可能性。
如图13所示,在假想空间110上配置有均为七边形的2个综合物体U1、U2。综合物体U1的边界线136中用粗线表示的部位是面向车辆100的部分(以下称为对面部分140)。综合物体U2的边界线138中用粗线表示的部位是面向车辆100的部分(以下称为对面部分142)。
在此,干涉性预测部88也可以根据综合物体U1、U2的边界线136、138中面向车辆100的部分(对面部分140、142)与车辆100之间的位置关系来预测与车辆100接触或者接近的可能性。通过使用综合物体U1、U2的边界线136、138中对干涉性的判定最有效的部分,能够缩短运算时间,而相应地较早地进行判定。
尤其是设置了满足R2>W(图10B)的大小关系,预先考虑到车辆100的车身宽度的边界线136、138。据此,能够将车辆100视为点形,根据与线形的行驶轨迹的位置关系来预测和评价相对于综合物体U1、U2的干涉性。
在图3的步骤S6中,短期轨迹生成部73(或者中期轨迹生成部72)根据步骤S5中的预测结果来生成用于车辆100的行为控制的短期轨迹St(或者中期轨迹Mt)。在此之后,车辆控制部60根据由短期轨迹生成部73生成的短期轨迹St,换言之,按照干涉性预测部88的预测结果来控制车辆100的行为。
图13所示的短期轨迹St表示位于本车位置144的车辆100能够顺利地通过综合物体U1、U2的间隙146的轨迹。据此,车辆100能够通过车辆控制部60的自动驾驶控制,一边避让与多个交通锥104(图4)接触一边在车道102上顺利地行驶。
[该车辆控制装置10的效果]
如上所述,车辆控制装置10具有:[1]外界状态检测部80,其检测车辆100的外界状态;[2]物体识别部82,其根据外界状态检测部80的检测结果来识别1个或者多个物体D1-D9、E1-E4;和[3]干涉性预测部88,其预测识别到的物体D1-D9、E1-E4与车辆100接触或者接近车辆100的可能性。
并且,车辆控制装置10还具有[4]综合物体形成部84,该综合物体形成部84形成作为一体物的综合物体U1、U2,所述作为一体物的综合物体U1、U2的边界线136、138根据多个物体D1-D9、E1-E4中位于规定的距离范围(R1)内的2个以上的物体彼此的位置关系来确定,[5]干涉性预测部88代替预测构成综合物体U1、U2的各物体D1-D9(E1-E4)与车辆100接触或者接近车辆100的可能性,而预测综合物体U1、U2与车辆100接触或者接近车辆100的可能性。
另外,使用车辆控制装置10的车辆控制方法通过1个或者多个计算机来执行形成步骤(S3)和预测步骤(S5),其中,[4]在所述形成步骤(S3)中形成作为一体物的综合物体U1、U2,所述作为一体物的综合物体U1、U2的边界线136、138根据多个物体D1-D9、E1-E4中位于规定距离范围(R1)内的2个以上的物体彼此的位置关系来确定;[5]在所述预测步骤(S5)中,代替预测构成综合物体U1、U2的各物体D1-D9(E1-E4)与车辆100接触或者接近车辆100的可能性,而预测综合物体U1、U2与车辆100接触或者接近车辆100的可能性。
由于这样构成,因此,能够使用具有边界线136、138的综合物体U1、U2来预测与车辆100的干涉(接触或接近)的可能性,其中所述边界线136、138考虑了位于规定的距离范围(R1)内的2个以上的物体彼此的位置关系。据此,能够一边发挥通过物体的分组实现的便利性,一边进行细致的干涉性的预测。
尤其是,更优选为,综合物体形成部84形成包含所有物体D1-D9、物体E1-E4,且具有多边形的形状的综合物体U1、U2。这是由于多边形的边界线136、138是多个直线分量的集合体,因此干涉性的判定所需的运算量减少。
[改良例]
下面,一边参照图14、图15A和图15B一边对确定边界线的方法(图12)的改良例进行说明。
<第1改良例>
如图14所示,假想车辆100在弯曲成倒C字形的车道150上行驶的情况。在位于车道150的弯曲内侧的车道外区域152配置有5个物体F1-F5(用标记“×”表示)。设由于5个物体F1-F5满足规定的位置关系,因此能够进行上述的分组(即,综合物体U3的形成)。
顶点Vf1、Vf2是根据代表物体F1的位置确定的2点。顶点Vf3是根据代表物体F3的位置确定的1点。顶点Vf4是根据代表物体F5的位置确定的1点。顶点Vf6是位于直线154上且位于从代表物体F1的位置向远方侧远离规定长度的位置的1点,其中所述直线154是连结与角度方向的最端侧(负方向)对应的代表物体F1的位置和检测基准位置106这2点的直线。
候选顶点158是位于直线156上且位于从代表物体F5的位置向远方侧远离规定长度的位置的1点,其中所述直线156是连结与角度方向的最端侧(正方向)对应的代表物体F5的位置和检测基准位置106这2点的直线。然而,由于候选顶点158位于车道150上,因此,存在不必要地限制车辆100的能够行驶范围的可能性。
因此,当在车辆100要行驶的车道150上存在位于从代表物体F5的位置向远方侧远离规定长度的位置的1点(候选顶点158)时,综合物体形成部84也可以通过缩短规定的长度来确定不存在于车道150上的另外的1点作为多边形的顶点Vf5。据此,能够防止将由边界线160划分的范围不必要地扩大到车道150的其他部分。
<第2改良例>
如图15A所示,在假想空间110上描绘出以代表物体D1的位置为中心的1个圆122(半径R2)。顶点Vd1、Vd2分别是与图10A的情况同样地定义的点。在此,将顶点Vd1、Vd2所成的扇形的中心角定义为
例如,在当确定边界线136(图12)时呈直线状连结2个顶点Vd1、Vd2的情况下,存在中心角的值越大则越不忠实地表现出扇状的区域的倾向。此时,由于存在代表物体D1与部分边界线162之间的距离短的部位(部分边界线162的中点),因此存在违反预测结果而发生与综合物体U1干涉的担忧。
因此,综合物体形成部84也可以关于代表物体D1,沿圆弧形在2个顶点Vd1、Vd2之间进行插值,追加多边形的顶点Vd8、Vd9。在该情况下,以相邻的顶点彼此所成的中心角不会超过阈值的方式来追加1个以上的插值点。另外,阈值是预先设定的正值(例如,)。
如图15B所示,在圆122上配置有扇形的中心角分别为的4个顶点Vd1、Vd8(插值点)、Vd9(插值点)、Vd2。通过用线段依次连接所确定的顶点Vd1、Vd8、Vd9、Vd2来划分沿圆122的形状的部分边界线164。
这样,当在以与角度方向的最端侧对应的代表物体D1的位置为中心的圆122上存在多个顶点Vd1、Vd2时,综合物体形成部84也可以确定沿圆弧形在相邻的顶点Vd1、Vd2之间进行插值得到的1个以上的插值点作为多边形的顶点Vd8、Vd9。据此,从角度分辨率的观点出发,能够抑制产生代表物体D1与部分边界线164之间的距离短的部位。
在此,对代表物体D1进行了说明,对与角度方向的最端侧对应的其他代表物体D9、E1、E4也可以与上述同样地进行处理。
[补充]
另外,本发明并不限定于上述的实施方式,当然能够在没有脱离本发明的主旨的范围内自由地进行变更。
例如,边界线136、138、160的确定方法并不限定于上述的实施方式和改良例,也可以采用基于2个以上的物体彼此的位置关系的任意方法。另外,综合物体的形状除了七边形之外,也可以是顶点数为6个以下或者8个以上的多边形,例如也可以是包括圆形、椭圆形的几何学形状。
Claims (14)
1.一种车辆控制装置(10),其具有:
外界状态检测部(80),其检测车辆(100)的外界状态;
物体识别部(82),其根据所述外界状态检测部(80)的检测结果来识别1个或多个物体(D1-D9、E1-E4、F1-F5);
干涉性预测部(88),其预测由所述物体识别部(82)识别出的1个或多个所述物体(D1-D9、E1-E4、F1-F5)与所述车辆(100)接触或者接近所述车辆(100)的可能性,
其特征在于,
还具有综合物体形成部(84),该综合物体形成部(84)形成作为一体物的综合物体(U1、U2、U3),所述作为一体物的综合物体(U1、U2、U3)的边界线(136、138、160)根据由所述物体识别部(82)识别出的多个所述物体(D1-D9、E1-E4、F1-F5)中位于规定的距离范围内的2个以上的物体彼此的位置关系来确定,
所述干涉性预测部(88)代替预测构成所述综合物体(U1、U2、U3)的各个所述物体(D1-D9、E1-E4、F1-F5)与所述车辆(100)接触或者接近所述车辆(100)的可能性,而预测由所述综合物体形成部(84)形成的所述综合物体(U1、U2、U3)与所述车辆(100)接触或者接近所述车辆(100)的可能性,
所述综合物体形成部(84)从构成所述综合物体(U1、U2)的2个以上的物体中,相对于以所述车辆(100)的位置(106)为中心的角度方向而每隔规定的角度间隔(Δθ)来提取代表物体(D1、D5、D9、E1、E4、F1、F3、F5),根据所述代表物体(D1、D5、D9、E1、E4、F1、F3、F5)的位置确定形成多边形的至少2个顶点(Vd1-Vd9、Ve1、Ve2、Ve4-Ve7、Vf1-Vf6)。
2.根据权利要求1所述的车辆控制装置(10),其特征在于,
所述综合物体形成部(84)按照所述车辆(100)的形状来设定所述规定的距离范围,形成所述综合物体(U1、U2、U3)。
3.根据权利要求1或2所述的车辆控制装置(10),其特征在于,
所述综合物体形成部(84)划定具有同一半径(R1)且以各个所述物体(D1-D9、E1-E4、F1-F5)的位置为中心的多个圆形区域(114),形成由具有所述圆形区域(114)的重叠部分(115、116)的2个以上的物体构成的所述综合物体(U1、U2、U3)。
4.根据权利要求1所述的车辆控制装置(10),其特征在于,
所述综合物体形成部(84)形成包括所有位于所述规定的距离范围内的2个以上的物体且具有所述多边形的形状的所述综合物体(U1、U2、U3)。
5.根据权利要求1所述的车辆控制装置(10),其特征在于,
所述综合物体形成部(84)按照所述外界状态检测部(80)的检测性能来设定所述规定的角度间隔(Δθ),确定形成所述多边形的至少2个顶点(Vd1-Vd9、Ve1、Ve2、Ve4-Ve7、Vf1-Vf6)。
6.根据权利要求1所述的车辆控制装置(10),其特征在于,
所述综合物体形成部(84)确定位于以所述代表物体(D1、D5、D9、E1、E3、E4、F1、F3、F5)的位置为中心的圆(122)上的、距所述车辆(100)的位置最近的点作为所述多边形的顶点(Vd2-Vd4、Ve2-Ve4、Vf2-Vf4)。
7.根据权利要求6所述的车辆控制装置(10),其特征在于,
所述综合物体形成部(84)确定位于以与角度方向的最端侧对应的所述代表物体(D1、D9、E1、E4、F1、F5)的位置为中心的圆(122)上的、且位于相当于最大角度或者最小角度的位置的1点作为所述多边形的顶点(Vd1、Vd5、Ve1、Ve5、Vf1、Vf4)。
8.根据权利要求7所述的车辆控制装置(10),其特征在于,
当在以与角度方向的最端侧对应的所述代表物体(D1)的位置为中心的圆(122)上存在多个所述多边形的顶点的情况下,所述综合物体形成部(84)确定沿圆弧形在相邻的顶点(Vd1、Vd2)之间进行插值得到的1个以上的插值点作为所述多边形的顶点(Vd8、Vd9)。
9.根据权利要求1所述的车辆控制装置(10),其特征在于,
所述干涉性预测部(88)根据所述综合物体(U1、U2、U3)的边界线(136、138、160)中面向所述车辆(100)的部分(140、142)与所述车辆(100)之间的位置关系,来预测与所述车辆(100)接触或者接近所述车辆(100)的可能性。
10.根据权利要求1所述的车辆控制装置(10),其特征在于,
还具有车辆控制部(60),该车辆控制部(60)按照所述干涉性预测部(88)的预测结果来控制所述车辆(100)的行为。
11.一种车辆控制装置(10),其具有:
外界状态检测部(80),其检测车辆(100)的外界状态;
物体识别部(82),其根据所述外界状态检测部(80)的检测结果来识别1个或多个物体(D1-D9、E1-E4、F1-F5);
干涉性预测部(88),其预测由所述物体识别部(82)识别出的1个或多个所述物体(D1-D9、E1-E4、F1-F5)与所述车辆(100)接触或者接近所述车辆(100)的可能性,
其特征在于,
还具有综合物体形成部(84),该综合物体形成部(84)形成作为一体物的综合物体(U1、U2、U3),所述作为一体物的综合物体(U1、U2、U3)的边界线(136、138、160)根据由所述物体识别部(82)识别出的多个所述物体(D1-D9、E1-E4、F1-F5)中位于规定的距离范围内的2个以上的物体彼此的位置关系来确定,
所述干涉性预测部(88)代替预测构成所述综合物体(U1、U2、U3)的各个所述物体(D1-D9、E1-E4、F1-F5)与所述车辆(100)接触或者接近所述车辆(100)的可能性,而预测由所述综合物体形成部(84)形成的所述综合物体(U1、U2、U3)与所述车辆(100)接触或者接近所述车辆(100)的可能性,
所述综合物体形成部(84)从构成所述综合物体(U1、U2、U3)的2个以上的物体中,提取位于距所述车辆(100)相对较近的位置的物体作为代表物体(E3),根据所述代表物体(E3)的位置确定形成多边形的至少1个顶点(Ve3)。
12.一种车辆控制装置(10),其具有:
外界状态检测部(80),其检测车辆(100)的外界状态;
物体识别部(82),其根据所述外界状态检测部(80)的检测结果来识别1个或多个物体(D1-D9、E1-E4、F1-F5);
干涉性预测部(88),其预测由所述物体识别部(82)识别出的1个或多个所述物体(D1-D9、E1-E4、F1-F5)与所述车辆(100)接触或者接近所述车辆(100)的可能性,
其特征在于,
还具有综合物体形成部(84),该综合物体形成部(84)形成作为一体物的综合物体(U1、U2、U3),所述作为一体物的综合物体(U1、U2、U3)的边界线(136、138、160)根据由所述物体识别部(82)识别出的多个所述物体(D1-D9、E1-E4、F1-F5)中位于规定的距离范围内的2个以上的物体彼此的位置关系来确定,
所述干涉性预测部(88)代替预测构成所述综合物体(U1、U2、U3)的各个所述物体(D1-D9、E1-E4、F1-F5)与所述车辆(100)接触或者接近所述车辆(100)的可能性,而预测由所述综合物体形成部(84)形成的所述综合物体(U1、U2、U3)与所述车辆(100)接触或者接近所述车辆(100)的可能性,
所述综合物体形成部(84)确定位于比构成所述综合物体(U1、U2、U3)的所有物体的位置靠远方侧的至少1点,作为多边形的顶点(Vd6、Vd7、Ve6、Ve7、Vf5、Vf6)。
13.根据权利要求12所述的车辆控制装置(10),其特征在于,
所述综合物体形成部(84)确定位于规定的直线(131-134、154、156)上且位于从代表物体(D1、D9、E1、E4、F1、F5)的位置向远方侧远离规定长度的位置的1点作为所述多边形的顶点(Vd6、Vd7、Ve6、Ve7、Vf6),其中,所述规定的直线(131-134、154、156)是连结与角度方向的最端侧对应的所述代表物体(D1、D9、E1、E4、F1、F5)的位置和所述车辆(100)的位置(106)这2点的直线。
14.根据权利要求13所述的车辆控制装置(10),其特征在于,
当在所述车辆(100)要行驶的车道(150)上存在位于从所述代表物体(F5)的位置向远方侧远离规定长度的位置的1点(158)的情况下,所述综合物体形成部(84)通过缩短所述规定长度来确定不存在于所述车道(150)上的另外的1点作为所述多边形的顶点(Vf5)。
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