DE102017114495A1

DE102017114495A1 - Autonomes fahrsystem

Info

Publication number: DE102017114495A1
Application number: DE102017114495.1A
Authority: DE
Inventors: Ryuta Hashimoto; Yoshinori Watanabe; Kenichiro Aoki; Tomoyuki Kuriyama
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-08-10
Filing date: 2017-06-29
Publication date: 2018-02-15
Anticipated expiration: 2037-06-30
Also published as: JP2018025993A; DE102017114495B4; US20180043935A1; US10464604B2; JP6520862B2

Abstract

Jedes aus einer Mehrzahl von autonom fahrenden Fahrzeugen, die ein autonomes Fahrsystem konfigurieren, führt einen Spurauswahlbestimmungsprozess durch, um Informationen zu erfassen, welche eine Freiraumsituation auf einer benachbarten Spur betreffen, die zu einer Spur benachbart ist, auf der ein eigenes Fahrzeug fährt, und um in Abhängigkeit mit einer Freiraumsituation auf der benachbarten Spur zu bestimmen, ob die benachbarte Spur als eine Fahrspur für das eigene Fahrzeug ausgewählt werden soll. Wenn die benachbarte Spur als die Fahrspur des eigenen Fahrzeugs mittels des Spurauswalbestimmungsprozesses ausgewählt wird, wird ein Spurwechsel auf die benachbarte Spur autonom durchgeführt, oder ein Spurwechsel auf die benachbarte Spur einem Fahrer vorgeschlagen. Das autonome Fahrsystem variiert ein Ausführintervall des Spurauswahlbestimmungsprozesses unter der Mehrzahl von autonom fahrenden Fahrzeugen.

Description

HINTERGRUND
Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein autonomes Fahrsystem, das eine Mehrzahl von autonom fahrenden Fahrzeugen enthält.
Stand der Technik
Die DE 10 2012 025 328 A1 offenbart eine Vorrichtung, welche auf Basis von Fahrzeuggeschwindigkeiten von Fahrzeugen, welche auf einer Nachbarspur fahren, und von Zwischen-Fahrzeugabständen dieser bestimmt, ob ein Spurwechsel ausgeführt werden soll, wenn festgestellt wird, dass ein Fahrer beabsichtigt einen Spurwechsel durchzuführen.
KURZFASSUNG
Da autonom fahrende Fahrzeuge zukünftig häufiger verwendet werden, wird eine Szene häufiger auftreten, in der eine Mehrzahl von autonom fahrenden Fahrzeugen, welche die gleiche Funktion aufweisen, auf der gleichen Spur fahren. Autonom fahrende Fahrzeuge werden sehr wahrscheinlich mit der Funktion ausgestattet sein, dass sie einen Spurwechsel auf eine weniger befahrene Spur autonom durchführen, wie beispielsweise in dem oben beschriebenen Stand der Technik. In der oben beschriebenen Szene kann es demzufolge passieren, dass eine Mehrzahl von autonom fahrenden Fahrzeugen gleichzeitig einen Spurwechsel auf eine Nachbarspur in Abhängigkeit mit einer Änderung einer Freiraumsituation der Nachbarspur durchführt.
Wenn ein solches Ereignis auftritt, wird eine Freiraumsituation zwischen den zwei Nachbarspuren jedoch vertauscht, so dass es wahrscheinlich ist, dass ein Spurwechsel auf eine ursprüngliche Spur erneut vollzogen wird, d. h., dass wahrscheinlich ein Nachjagen nach einem Spurwechsel auftritt.
Die vorliegende Erfindung ist im Lichte des oben beschriebenen Problems entstanden und es ist eine Aufgabe dieser, ein autonomes Fahrsystem auszubilden, das verhindern kann, dass eine Mehrzahl von autonom fahrenden Fahrzeugen, welche die gleiche Funktion aufweisen, einen Spurwechsel auf eine Nachbarspur gleichzeitig durchführt.
Ein durch die vorliegende Erfindung ausgebildetes erstes autonomes Fahrsystem enthält eine Mehrzahl von autonom fahrenden Fahrzeugen. Jedes aus der Mehrzahl der autonom fahrenden Fahrzeuge enthält zumindest einen Informationserfassungsabschnitt, einen Spurauswahlabschnitt und einen Steuerabschnitt. Der Informationserfassungsabschnitt ist derart konfiguriert, dass er eine Information bzw. Informationen erfasst, die eine Freiraumsituation auf einer benachbarten Spur bzw. Nachbarspur betrifft bzw. betreffen, die zu einer Spur benachbart ist, auf der ein eigenes Fahrzeug fährt, wenn das eigene Fahrzeug auf einer Straße fährt, die eine Mehrzahl von Spuren aufweist. Der Spurauswahlabschnitt ist derart konfiguriert, dass er zu vordefinierten Ausführintervallen einen Spurauswahlbestimmungsprozess durchführt. Der Spurauswahlbestimmungsprozess ist ein Prozess, um in Abhängigkeit mit der Freiraumsituation auf der benachbarten Spur zu bestimmen, ob die benachbarte Spur als eine Fahrspur für das eigene Fahrzeug ausgewählt werden soll. Der Steuerabschnitt ist derart konfiguriert, dass er einen Spurwechsel auf die benachbarte Spur autonom durchführt, oder einem Fahrer den Spurwechsel auf die benachbarte Spur vorschlägt, wenn der Spurauswahlabschnitt die benachbarte Spur als die Fahrspur für das eigene Fahrzeug auswählt. Die Ausführintervalle des Spurauswahlbestimmungsprozesses werden unter der Mehrzahl der autonom fahrenden Fahrzeuge variiert.
Gemäß des ersten wie oben konfigurierten autonomen Fahrsystems werden die Ausführintervalle des Spurauswahlbestimmungsprozesses untern den autonom fahrenden Fahrzeugen variiert, wodurch es vorkommt, dass ein Spurwechsel von einem bestimmten Fahrzeug, aber nicht von anderen Fahrzeugen durchgeführt wird, wenn sich die Freiraumsituation auf der Nachbarspur ändert. Demzufolge wird verhindert, dass eine Mehrzahl von Fahrzeugen gleichzeitig einen Spurwechsel auf die Nachbarspur durchführt.
Wenn sich eine Antwortzeitspanne eines Spurwechsels auf die Veränderung der Freiraumsituation auf der Nachbarspur verändert, ist es unwahrscheinlich, dass dies mit einem Gefühl eines Insassen übereinstimmt und der Insasse fühlt wahrscheinlich ein Unbehagen. Demzufolge kann das Ausführintervall des Spurauswahlbestimmungsprozesses in jedem des autonom fahrenden Fahrzeugs festgelegt sein. Wenn die Aufmerksamkeit auf das einzelne autonom fahrende Fahrzeug gelegt wird, wird ein Spurwechsel mit einer im Wesentlichen festen Antwortzeitspanne durchgeführt, so dass demzufolge verhindert wird, dass der Insasse ein Unbehagen fühlt.
Weiter kann ein Wert des Ausführintervalls des Spurauswahlbestimmungsprozesses jedes Mal verändert werden, wenn der Spurauswahlbestimmungsprozess ausgeführt wird. Demzufolge kann eine Wahrscheinlichkeit klein gehalten werden, dass autonom fahrende Fahrzeuge, die Ausführintervalle des Spurauswahlbestimmungsprozesses aufweisen, welche nahe beieinander liegen, nacheinander auf der gleichen Spur fahren.
Ein durch die vorliegende Erfindung ausgebildetes zweites autonomes Fahrsystem enthält eine Mehrzahl von autonom fahrenden Fahrzeugen. Jedes der Mehrzahl von autonom fahrenden Fahrzeugen enthält zumindest einen Informationserfassungsabschnitt, einen Spurauswahlabschnitt und einen Steuerabschnitt. Der Informationserfassungsabschnitt ist derart konfiguriert, dass er Informationen erfasst, die eine Freiraumsituation auf einer benachbarten Spur bzw. Nachbarspur betreffen, die zu einer Spur benachbart ist, auf der ein eigenes Fahrzeug fährt, wenn das eigene Fahrzeug auf einer Straße fährt, die eine Mehrzahl von Spuren aufweist. Der Spurauswahlabschnitt ist derart konfiguriert, dass er einen Spurauswahlbestimmungsprozess durchführt, um in Abhängigkeit mit der Freiraumsituation auf der benachbarten Spur zu bestimmen, ob die benachbarte Spur als eine Fahrspur für das eigene Fahrzeug ausgewählt werden soll. Der Steuerabschnitt ist derart konfiguriert, dass er einen Spurwechsel auf die benachbarte Spur autonom ausführt, oder einem Fahrer einen Spurwechsel auf die benachbarte Spur vorschlägt, wenn von dem Spurauswahlabschnitt ein Spurwechselbefehl ausgegeben wird. Der Spurauswahlabschnitt ist derart konfiguriert, dass er den Spurwechselbefehl zu dem Steuerabschnitt ausgibt, nachdem er ein Verstreichen einer vordefinierten Verzögerungszeitspanne abgewartet hat, wenn der Spurauswahlabschnitt die benachbarte Spur als die Fahrspur für das eigene Fahrzeug auswählt. Die Verzögerungszeitspanne, welche in dem Spurauswahlabschnitt eingestellt wird, wird unter der Mehrzahl von autonom fahrenden Fahrzeugen variiert.
Gemäß dem wie oben konfigurierten zweiten autonomen Fahrsystem wird die Verzögerungszeitspanne bis der Spurwechselbefehl ausgegeben wird, nachdem der Spurauswahlbestimmungsprozess ausgeführt wird, unter den autonom fahrenden Fahrzeugen variiert, und wenn sich die Freiraumsituation auf der Nachbarspur ändert, kommt es vor, dass ein Spurwechsel unmittelbar bei einem bestimmten Fahrzeug durchgeführt, aber nicht unmittelbar bei anderen Fahrzeugen durchgeführt wird. Dadurch kann verhindert werden, dass eine Mehrzahl der Fahrzeuge den Spurwechsel auf die Nachbarspur gleichzeitig durchführt.
Der Spurauswahlabschnitt kann derart konfiguriert werden, dass der Spurauswahlbestimmungsprozess wiederholt zu Ausführintervallen durchgeführt wird, die kürzer als die Verzögerungszeitspanne sind, was in dem Steuerabschnitt eingestellt wird. Zu dem Zeitpunkt, wenn die Verzögerungszeitspanne verstreicht, wird hierdurch ein aktuelles Bestimmungsergebnis des Spurauswahlbestimmungsprozesses negativ. In einem Fall wie diesem kann der Spurauswahlabschnitt das Ausgeben des Spurwechselbefehls zu dem Steuerabschnitt abbrechen. Wenn sich die Freiraumsituation auf der Nachbarspur ändert, kommt es gemäß des Obigen vor, dass ein Spurwechsel in einem bestimmten Fahrzeug durchgeführt wird, aber bei anderen Fahrzeugen kein Spurwechsel durchgeführt wird. Es kann demzufolge effektiv verhindert werden, dass eine Mehrzahl von Fahrzeugen gleichzeitig einen Spurwechsel auf die Nachbarspur durchführt.
Ein durch die vorliegende Erfindung ausgebildetes drittes autonomes Fahrsystem enthält eine Mehrzahl von autonom fahrenden Fahrzeugen. Jede der Mehrzahl von autonom fahrenden Fahrzeugen enthält zumindest einen Informationserfassungsabschnitt, einen Spurauswahlabschnitt und einen Steuerabschnitt. Der Informationserfassungsabschnitt ist derart konfiguriert, dass er eine Information erfasst, die eine Freiraumsituation auf einer benachbarten Spur bzw. Nachbarspur betrifft, die benachbart zu einer Spur ist, auf der ein eigenes Fahrzeug führt, wenn das eigene Fahrzeug auf einer Straße fährt, die eine Mehrzahl von Spuren aufweist Der Spurauswahlabschnitt ist derart konfiguriert, dass er einen Spurauswahlbestimmungsprozess durchführt, um in Abhängigkeit mit der Freiraumsituation auf der benachbarten Spur zu bestimmen, ob die benachbarte Spur als eine Fahrspur für das eigene Fahrzeug ausgewählt werden soll, wenn eine Anfrage zum Spurwechsel erfasst wird. Der Steuerabschnitt ist derart konfiguriert, dass er einen Spurwechsel auf die benachbarte Spur autonom durchführt, oder einem Fahrer einen Spurwechsel auf die benachbarte Spur vorschlägt, wenn der Spurauswahlabschnitt die benachbarte Spur als die Fahrspur für das eigene Fahrzeug auswählt. Der Spurauswahlabschnitt ist derart konfiguriert, dass er den Spurauswahlbestimmungsprozess durchführt, nachdem er ein Verstreichen einer vordefinierten Verzögerungszeitspanne abgewartet hat, wenn der Spurauswahlabschnitt die Anfrage für einen Spurwechsel erfasst. Die Verzögerungszeitspanne, welche in dem Spurauswahlabschnitt eingestellt wird, wird unter der Mehrzahl von autonom fahrenden Fahrzeugen variiert.
Gemäß dem wie oben konfigurierten dritten autonomen Fahrsystem wird die Verzögerungszeitspanne, bis der Spurauswahlbestimmungsprozess durchgeführt wird, nachdem die Anfrage zum Spurwechsel erfasst wird, unter den autonom fahrenden Fahrzeugen variiert, wodurch es vorkommt, dass in einem bestimmten Fahrzeug ein Spurwechsel unmittelbar durchgeführt wird, wenn sich die Freiraumsituation auf der Nachbarspur ändert, wohingegen bei anderen Fahrzeugen kein Spurwechsel unmittelbar durchgeführt wird. Demzufolge wird verhindert, dass eine Mehrzahl von Fahrzeugen, einen Spurwechsel auf die Nachbarspur gleichzeitig durchführt.
Gemäß des durch die vorliegende Erfindung ausgebildeten autonomen Fahrsystem wird eine Mehrzahl von Fahrzeugen daran gehindert, einen Spurwechsel auf die Nachbarspur gleichzeitig durchzuführen, so dass ein Auftreten eines Nachjagens eines Spurwechsels verhindert wird und ein geschmeidiger Verkehrsfluss realisiert werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines autonom fahrenden Fahrzeugs darstellt, das ein autonomes Fahrsystem gemäß einer ersten Ausführungsform konfiguriert;
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Steuersystems des autonom fahrenden Fahrzeugs gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
3 ist eine Ansicht zum Erklären einer Umgebungsobjekterkennung durch das Steuersystem des autonom fahrenden Fahrzeugs gemäß der ersten Ausführungsform;
4 ist ein Diagramm zum Erklären eines Berechnungsverfahrens einer Grenzwertdichte gemäß der ersten Ausführungsform;
5 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess eines Spurauswahlbestimmungsprozesses gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
6A bis 6D sind Diagramme, welche Beispiele von Betrieben bzw. Vorgängen von autonom fahrenden Fahrzeugen durch ein autonomes Fahrsystem darstellen, bei dem die vorliegende Erfindung nicht verwendet wird;
7A bis 7D sind Diagramme, welche Beispiele von Betrieben bzw. Vorgängen von autonom fahrenden Fahrzeugen durch das autonome Fahrsystem gemäß der ersten Ausführungsform darstellen;
8 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Steuersystems eines autonom fahrenden Fahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
9 ist ein Diagramm zum Erklären einer Verzögerungszeitspanne in dem Steuersystem eines autonom fahrenden Fahrzeugs gemäß der zweiten Ausführungsform;
10 ist ein Diagramm zum Erklären einer Bestimmung einer Spurauswahl durch das Steuersystem eines autonom fahrenden Fahrzeugs gemäß der zweiten Ausführungsform;
11 ist ein Diagramm zum Erklären einer Bestimmung einer Spurauswahl durch das Steuersystem eines autonom fahrenden Fahrzeugs gemäß der zweiten Ausführungsform;
12 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Steuersystems eines autonom fahrenden Fahrzeugs gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt;
13 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess eines Spurauswahlbestimmungsprozesses gemäß der dritten Ausführungsform darstellt;
14 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Steuersystems eines autonom fahrenden Fahrzeugs gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt;
15 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess eines Spurauswahlbestimmungsprozesses gemäß der vierten Ausführungsform darstellt;
16 ist ein Diagramm zum Erklären einer Bestimmung einer Spurauswahl durch das Steuersystem eines autonom fahrenden Fahrzeugs gemäß der vierten Ausführungsform; und
17 ist ein Diagramm zum Erklären einer Bestimmung einer Spurauswahl durch das Steuersystem eines autonom fahrenden Fahrzeugs gemäß der vierten Ausführungsform.
DETALLIERTE BESCHREIBUNG
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben werden.
Erste Ausführungsform
1-1. Konfiguration eines autonom fahrenden Fahrzeugs
Der Begriff autonomes Fahrsystem meint manchmal ein Steuersystem für autonomes Fahren, das an einem einzelnen autonom fahrenden Fahrzeug angebracht ist. Ein autonomes Fahrsystem in der vorliegenden Beschreibung wird jedoch als Verkehrssystem definiert, das durch eine Mehrzahl von autonom fahrenden Fahrzeugen gebildet ist, welche die gleiche Funktion aufweisen. 1 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines autonom fahrenden Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Einzelne autonom fahrende Fahrzeuge, wie sie in 1 dargestellt sind, bilden das autonome Fahrsystem. Es sei angemerkt, dass autonomes Fahren bedeutet, dass Fahrvorgänge, wie etwa eine Beschleunigung, ein Abbremsen und ein Lenken eines Fahrzeugs ohne einen Fahreingriff eines Fahrers ausgeführt werden.
Wie in 1 dargestellt ist, enthält ein Fahrzeug (autonom fahrenden Fahrzeug) 1, welches das autonome Fahrsystem bildet, einen autonomen Erkennungssensor zum direkten Erfassen von Informationen, die eine Straße betreffen, auf welcher das Fahrzeug 1 fährt, und Informationen, welche Objekte betreffen, die in der Umgebung des Fahrzeugs 1 anwesend sind. Der autonome Erkennungssensor enthält zumindest eines von LIDAR-Geräten (LIDAR: Laser Imaging Detection and Ranging) 10, 11, 12 und 13, Radar-Geräten 20, 21 und 22 und einer Kamera 30. Zudem enthält das Fahrzeug 1 eine Kommunikationsvorrichtung zum indirekten Erfassen von zumindest eines Teils dieser Art von Informationen von einem externen, nicht dargestellten System. Die Kommunikationsvorrichtung enthält zumindest eines von einer Straßen-Fahrzeug-Kommunikationsvorrichtung 40 und einer mobilen Kommunikationsvorrichtung 41. Dieser autonome Erkennungssensor und Kommunikationsvorrichtung sind mit einer Steuervorrichtung 100 verbunden, die an dem Fahrzeug 1 angebracht ist, direkt oder über ein Kommunikationsnetzwerk, wie etwa ein CAN (Controller Area Network), das in dem Fahrzeug ausgebildet ist.
Die LIDAR-Geräte bzw. LIDARs enthalten einen Front-LIDAR 10, welcher ein Objekt vor dem Fahrzeug 1 erfasst, Front-Seiten-LIDAR-Geräten 11 und 11, die Objekte an vorderen Seiten des Fahrzeugs 1 erfassen, einen Rück-LIDAR 12, der ein Objekt hinter dem Fahrzeug 1 erfasst, und Rück-Seiten-LIDAR-Geräten 13 und 13, die Objekte an hinteren Seiten des Fahrzeugs 1 erfassen. Die LIDAR-Geräte 10 bis 13 geben Objektinformationen zu der Steuervorrichtung 100 aus, die erfasste Objekte betreffen. Die Objektinformationen enthalten Abstände und Richtungen der erfassten Objekte zu dem Fahrzeug 1. Auf Basis der durch diese LIDAR-Geräte 10, 11, 12 und 13 erhaltenen Objektinformationen, kann die Steuervorrichtung 100 eine Situation im Wesentlichen um das Gesamte Fahrzeug 1 erfassen. Es sei angemerkt, dass Installationspositionen der LIDAR-Geräte und der Anzahl von LIDAR-Geräten, welche installiert sind, in Abhängigkeit mit Erfassungsbereichen der LIDAR-Geräte bestimmt werden können. Anstelle einer Mehrzahl von LIDAR-Geräten kann nur ein LIDAR, welcher ein Erfassen der gesamten Umgebung des Fahrzeugs 1 durchführt, verwendet werden.
Die Radar-Geräte bzw. Radars sind beispielsweise Millimeterwellenradars. Die Radar-Geräte enthalten beispielsweise einen Front-Radar 20, der ein Objekt vor dem Fahrzeug 1 erfasst, Front-Nahbereichsradar-Geräte 21 und 21, die Objekte nahe der Front erfassen und Rück-Nahbereichsradar-Geräte 22 und 22, die Objekte nahe der Rückseite erfassen. Die Radar-Geräte 20 bis 22 geben Objektinformationen zu der Steuervorrichtung 100 aus, welche erfasste Objekte betreffen. Die Objektinformationen enthalten Abstände und Richtungen der erfassten Objekte zu dem Fahrzeug 1.
Die Kamera 30 ist an einer Rückseite einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs 1 ausgebildet und nimmt beispielsweise ein Bild eines Bereichs vor dem Fahrzeug 1 auf. Die Kamera 30 kann eine monokulare Kamera oder eine Stereokamera sein. Die Kamera 30 gibt die aufgenommenen Bildinformationen zu der Steuervorrichtung 100 aus. Es sei angemerkt, dass die Kamera, die LIDAR-Geräte und die Radar-Geräte nicht notwendigerweise redundant vorhanden sein müssen.
Die Straßen-Fahrzeug-Kommunikationsvorrichtung 40 überträgt eigene Fahrzeuginformationen, welche Informationen über das Fahrzeug 1 sind, zu einer Infrastruktur-Ausstattung, wie etwa einer straßenseitigen Vorrichtung und empfängt Straßenverkehrsinformationen bzw. eine Straßenverkehrsinformation von der Infrastruktur-Ausstattung. Die Straßenverkehrsinformationen enthalten Informationen, die eine Umgebungssituation des Fahrzeugs 1 betreffen. Die Straßen-Fahrzeug-Kommunikation enthält beispielsweise eine Kommunikation mit einem Straßenverkehrsinformations-Kommunikationssystem (Fahrzeuginformation und Kommunikationssystem). Die Straßen-Fahrzeug-Kommunikationsvorrichtung 40 gibt Informationen aus, die die Umgebungssituation des Fahrzeugs 1 betreffen, welche von der Steuervorrichtung 100 empfangen wird.
Die mobile Kommunikationsvorrichtung 41 überträgt die eigenen Fahrzeuginformationen des Fahrzeugs 1 und Informationen, die durch den autonomen Erkennungssensor erfasst werden, zu einem Server im Internet über ein mobiles Kommunikationssystem, wie etwa 3G, 4G und LTE, und empfängt Informationen, welche die Umgebungssituation des Fahrzeugs 1 betreffen, von dem Server. Die mobile Kommunikationsvorrichtung 41 gibt die Information aus, welche die Umgebungssituation des Fahrzeugs 1 betrifft, welche von der Steuervorrichtung 100 empfangen wird. Es sei angemerkt, dass die mobile Kommunikationsvorrichtung 41 und die Straßen-Fahrzeug-Kommunikationsvorrichtung 40 nicht notwendigerweise redundant vorhanden sein müssen. Diese Kommunikationsvorrichtungen sind nicht immer in dem Fahrzeug 1 notwendig.
1-2. Konfiguration des Steuersystem eines autonom fahrenden Fahrzeugs
Anschließend wird eine Konfiguration eines Steuersystems, das an dem autonom fahrenden Fahrzeug der vorliegenden Ausführungsform angebracht ist, unter Verwendung von 2 beschrieben werden. Wie in 2 dargestellt ist, enthält ein Steuersystem 2 einen internen Sensor 3, einen GPS-(Global Positioning System)-Empfänger 4, eine Map-Datenbank bzw. Karten-Datenbank 5, ein Navigationssystem 6, ein HMI (Human Machine Interface) 7, einen Aktuator 8 und eine Hilfsvorrichtung 9, zusätzlich zu der Steuervorrichtung 100, autonome Erkennungssensoren 10 bis 13, 20 bis 22 und 30 und die oben beschriebenen Kommunikationsvorrichtungen 40 und 41.
Der interne Sensor 3 enthält beispielsweise zumindest eines von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, einem Beschleunigungssensor und einem Gierratensensor. Durch diese Sensoren wird eine den Fahrzustand des eigenen Fahrzeugs betreffende Information erhalten. Zudem enthält der interne Sensor 3 einen Lenksensor, um Informationen bezüglich einer Lenkeingabe eines Fahrers zu erhalten. Der interne Sensor 3 gibt die erfasste Information zu der Steuervorrichtung 100 aus.
Der GPS-Empfänger 4 erfasst Positionsinformationen, die eine Position des eigenen Fahrzeugs anzeigen, auf Basis eines durch einen GPS-Satelliten übertragenen Signals. Der GPS-Empfänger 4 gibt die Positionsinformation des eigenen Fahrzeugs zu der Steuervorrichtung 100 aus.
Die Karten-Datenbank 5 ist beispielsweise in einem Speicher, etwa einem HDD und einem SSD ausgebildet, der an dem Fahrzeug angebracht ist. Karteninformationen, welche die Karten-Datenbank 5 aufweist, enthalten beispielsweise Positionsinformationen von Straßen, Informationen von Straßenformen, Positionsinformationen von Kreuzungen und Verzweigungspunkten, Spurinformationen von Straßen und ähnliches. Es sei angemerkt, dass die Karten-Datenbank 5 in einem Server im Internet gespeichert sein kann, der über die mobile Kommunikationsvorrichtung kommunizieren kann.
Das Navigationssystem 6 ist eine Vorrichtung, die dem Fahrer eine Führung zu einem Zielort ausgibt, welches in der Karte durch den Fahrer eingestellt wird. Das Navigationssystem 6 berechnet eine Route, auf welcher das eigene Fahrzeug fährt, auf Basis der Positionsinformation des eigenen Fahrzeugs, welche durch den GPS-Empfänger 4 und die Karteninformation in der Karten-Datenbank 5 gemessen wird. Das Navigationssystem 6 überträgt Informationen zu einer berechneten Route zu dem Fahrer über das HMI 7, und gibt die Informationen über die berechnete Route zu der Steuervorrichtung 100 aus. Es sei angemerkt, dass ein Teil des Prozesses, der durch das Navigationssystem 6 durchgeführt werden kann, durch einen Server im Internet durchgeführt werden kann, der über die mobile Kommunikationsvorrichtung 41 kommunizieren kann.
Das HMI 7 ist eine Schnittstelle zum Ausgeben und Eingaben von Informationen zu und von einem Insassen und dem Steuersystem 2. Das HMI 7 enthält beispielsweise einen Display, um dem Insassen visuelle Informationen anzuzeigen, einen Lautsprecher zur Audioausgabe, ein Touch-Panel bzw. Berühr-Eingabevorrichtung für den Inassasen, so dass dieser einen Eingabe und ähnliches durchführen kann.
Der Aktuator 8 ist eine Vorrichtung, die in Reaktion auf ein Betriebssignal von der Steuervorrichtung 100 arbeitet und den Fahrzustand des Fahrzeugs durch den Betrieb ändert. Der Aktuator 8 ist beispielsweise jeweils an einem Fahrsystem, einem Bremssystem und einem Lenksystem ausgebildet. Die Hilfsvorrichtung 9 ist eine generische Bezeichnung für Vorrichtungen, die nicht in dem Aktuator 8 enthalten sind, und enthält beispielsweise eine Blinker, einen Scheinwerfer und ähnliches.
Die Steuervorrichtung 100 ist eine ECU (Elektronische Steuereinheit), die zumindest eine CPU, zumindest einen ROM und zumindest einen RAM aufweist. In dem ROM werden verschiedene Programm zum autonomen Fahren und verschiedene Daten, die Karten enthalten, gespeichert. Das in dem ROM gespeicherte Programm wird in den RAM geladen und durch die CPU ausgeführt, wodurch verschiedene Funktionen durch die Steuervorrichtung 100 realisiert werden. Es sei angemerkt, dass die Steuervorrichtung 100 durch eine Mehrzahl von ECUs konfiguriert sein kann.
1-3. Funktionen für autonomes Fahren der Steuervorrichtung
In 2 werden unter den Funktionen für autonomes Fahren, welche die Steuervorrichtung 100 aufweist, Funktionen, welche einen Spurwechsel des eigenen Fahrzeugs betreffen, speziell durch Blöcke dargestellt. Eine Darstellung der anderen Funktionen für autonomes Fahren, welche die Steuervorrichtung 100 aufweist, wird weggelassen.
Die Steuervorrichtung 100 weist eine Funktion zum Auswählen einer Spur aus einer Mehrzahl von Spuren auf, auf welcher das eigene Fahrzeugen fahren sollte, wenn das eigene Fahrzeug auf einer Straße fährt, welche eine Mehrzahl von Spuren aufweist und zum Ausführen eines autonomen Spurwechsels auf die ausgewählte Spur. Die Funktion wird durch einen Fahrstraßenerkennungsabschnitt 110, einen Umgebungsobjekterkennungsabschnitt 120, einen Spurauswahlabschnitt 130 und einen Steuerabschnitt 140 realisiert, welche in der Steuervorrichtung 100 enthalten sind. Es sei angemerkt, dass diese Abschnitte 110, 120, 130 und 140 nicht als Hardware in der Steuervorrichtung 100 vorhanden sind, sondern durch Software realisiert werden, wenn das in dem ROM gespeicherte Programm durch die CPU ausgeführt wird.
Der Fahrstraßenerkennungsabschnitt 110 erkennt eine Fahrstraße, auf welcher das eigene Fahrzeug fährt. Eine Straße, auf welcher das eigene Fahrzeug fährt, ist eine Straße, welche eine Mehrzahl von Spuren aufweist, wobei der Fahrstraßenerkennungsabschnitt 110 auch ein Erkennen bzw. Erfassen einer Spur durchführt, auf welcher das eigene Fahrzeug fährt. Als Verfahren zum Erkennen einer Fahrstraße durch den Fahrstraßenerkennungsabschnitt 110, gibt es zumindest die zwei folgenden Verfahren. Ein erstes Verfahren ist ein Verfahren, das eine Fahrstraßenerkennung auf Basis von Karteninformationen durchführt, welche die Straße betreffen, auf welcher das eigene Fahrzeug fährt, und Positionsinformationen des eigenen Fahrzeugs. Die Karteninformation wird von der Karten-Datenbank 5 erhalten. Die Positionsinformation des eigenen Fahrzeugs wird von dem GPS-Empfänger 4 erhalten. Ein zweites Verfahren ist ein Verfahren, das Verkehrsspurlinien (eine weiße Linie, eine gelbe Linie, eine Mittellinie und ähnliches) einer Straße extrahiert, indem von der Kamera 30 aufgenommene Bildinformationen verarbeitet werden und eine Fahrstraßenerkennung auf Basis der Verkehrsspurlinien durchführt. Jedes von der Fahrstraßenerkennung, welche die Karteninformationen und die Positionsinformationen verwendet, und der Straßenerkennung, welche die aufgenommenen Bildinformationen verwendet, als auch eine Kombination dieser kann verwendet werden. Der Fahrstraßenerkennungsabschnitt 110 gibt die Information, welche die erkannte Fahrstraße betriffen, zu dem Umgebungsobjekterkennungsabschnitt 120 und dem Spurauswahlabschnitt 130 aus.
Der Umgebungsobjekterkennungsabschnitt 120 erkennt Objekte, die um das eigene Fahrzeug vorhanden sind. Bei dem Erkennen von Umgebungsobjekten werden Informationen, die von den autonomen Erkennungssensoren 10 bis 13, 20 bis 22 und 30 erfasst werden, verwendet. Der Umgebungsobjekterkennungsabschnitt 120 kann Umgebungsobjekte durch zumindest ein Verfahren unter Verwendung der Informationen der LIDAR-Geräte 10 bis 13, unter Verwendung der Informationen der Radar-Geräte 20 bis 22, unter Verwendung der Informationen der Kamera 30 und unter Verwendung von einer Mehrzahl von Arten der autonomen Erkennungssensoren in Kombination durch Sensor-Fusion erkennen. Die erkannten Umgebungsobjekte enthalten bewegliche Objekte, wie etwa andere Fahrzeuge und Fußgänger, und stationäre Objekte, wie etwa Ecksteine, Führungsschienen, Gebäude und Bäume. Es sei angemerkt, dass die anderen hier genannten Fahrzeuge auch Motorräder enthalten, falls das Motorrad auf der gleichen Spur wie die Fahrzeuge bzw. Automobile fährt.
Der Umgebungsobjekterkennungsabschnitt 120 erfasst Informationen, welche die Fahrstraße betreffen, die durch den Fahrstraßenerkennungsabschnitt 110 erkannt wird. Wenn die Straße, auf welcher das eigene Fahrzeug fährt, eine Straße ist, die eine Mehrzahl von Spuren aufweist, enthalten die von dem Straßenerkennungsabschnitt 110 erfassten Informationen auch die Informationen, welche eine Fahrspur betreffen. Der Umgebungsobjekterkennungsabschnitt 120 unterscheidet andere Fahrzeug, welche auf der eigenen Spur fahren (eine Spur, auf welcher das eigene Fahrzeug fährt) und andere Fahrzeuge, die auf einer Nachbarspur fahren, welche zu der eigenen Spur benachbart ist von den erkannten Umgebungsobjekten, indem die Informationen, welche die Fahrspur betreffen, verwendet werden. Der Umgebungsobjekterkennungsabschnitt 120 gibt Positionen und Geschwindigkeiten der anderen Fahrzeuge, welche auf der eigenen Spur fahren, und Positionen und Geschwindigkeiten der anderen Fahrzeuge, welcher auf der Nachbarspur fahren, zu dem Spurauswahlabschnitt 130 als Erkennungsinformationen aus. Es sei angemerkt, dass die Informationen, welche die Positionen und Geschwindigkeiten der anderen auf der Nachbarspur fahrenden Fahrzeuge betreffen, den „Informationen, welche eine Freiraumsituation auf der Nachbarspur betreffen” entsprechen. Demzufolge enthält eine Funktion des Umgebungsobjekterkennungsabschnitts 120 eine Funktion als ein Informationserfassungsabschnitt, der in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung spezifiziert ist.
Der Spurauswahlabschnitt 130 führt einen Spurauswahlbestimmungsprozess zum Auswählen einer Spur, auf welcher das eigene Fahrzeug fährt, zu vordefinierten Ausführintervallen auf Basis von Erkennungsinformationen, die von dem Straßenerkennungsabschnitt 110 und dem Umgebungsobjekterfassungsabschnitt 120 jeweils eingegeben werden, durch. In dem Spurauswahlbestimmungsprozess wird im Detail ausgewählt, ob eine aktuelle eigene Fahrzeugfahrspur bzw. Fahrspur des eigenen Fahrzeugs beibehalten werden soll oder ein Spurwechsel auf die Nachbarspur durchgeführt werden soll. Um diese Funktion zu realisieren, enthält der Spurauswahlabschnitt 130 einen Nachbarspurfahrzeugdichteberechnungsabschnitt 131, einen Grenzwertdichteberechnungsabschnitt 132, einen Fahrspurbestimmungsabschnitt 133 und einen Ausführintervalleinstellabschnitt 134.
Der Nachbarspurfahrzeugdichteberechnungsabschnitt 131 erfasst Erkennungsinformationen über Umgebungsobjekte, die zu dem Spurauswahlabschnitt 130 von dem Umgebungsobjekterkennungsabschnitt 120 eingegeben werden. Die Erkennungsinformationen über die Umgebungsobjekte enthalten Positionen und Geschwindigkeiten der anderen Fahrzeuge, die auf der Nachbarspur fahren. Der Nachbarspurfahrzeugdichteberechnungsabschnitt 131 berechnet eine Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur auf Basis der Positionen und der Geschwindigkeiten der anderen Fahrzeuge, die auf der Nachbarspur fahren. Die Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur ist hier als die Anzahl der anderen Fahrzeuge definiert, welche pro Abstandseinheit auf der Nachbarspur anwesend sind. Die Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur ist einer der Parameter, welche die Freiraumsituation auf der Nachbarspur betreffen. Der Nachbarspurfahrzeugdichteberechnungsabschnitt 131 aktualisiert einen Berechnungswert der Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur zu vordefinieren Zeitspannen. Details eines Berechnungsverfahrens der Fahrzeugdichte durch den Nachbarspurfahrzeugdichteberechnungsabschnitt 131 werden später beschrieben werden.
Der Grenzwertdichteberechnungsabschnitt 132 berechnet eine Grenzwertdichte der Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur, der durch den Nachbarspurfahrzeugdichteberechnungsabschnitt 131 berechnet wird. Die Grenzwertdichte ist eine Beurteilungsreferenz zum Beurteilen, ob die Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur hoch oder niedrig ist, und ist eine Auswahlreferenz zum Bestimmen, ob die Nachbarspur als die eigene Fahrzeugfahrspur ausgewählt werden soll. Der Grenzwertdichteberechnungsabschnitt 132 erfasst Erkennungsinformationen von Umgebungsobjekten, die zu dem Spurauswahlabschnitt 130 von dem Umgebungsobjekterkennungsabschnitt 120 eingegeben werden und berechnet die Grenzwertdichte in Abhängigkeit mit Beziehungen zwischen dem eigenen Fahrzeug und den Umgebungsfahrzeugen, die auf Basis der Erkennungsinformation der Umgebungsobjekte bestimmt werden. Der Grenzwertdichteberechnungsabschnitt 132 aktualisierte einen Berechnungswert der Grenzwertdichte bei Zeitspannen, die im Voraus eingestellt werden. Details des Berechnungsverfahrens der Grenzwertdichte durch den Grenzwertdichteberechnungsabschnitt 132 werden später beschrieben werden.
Der Fahrspurbestimmungsabschnitt 133 bestimmt auf Basis eines Vergleichs der Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur, welche durch den Nachbarspurfahrzeugdichteberechnungsabschnitt 131 berechnet wird, und die Grenzwertdichte, die durch den Grenzwertdichteberechnungsabschnitt 132 berechnet wird, eine Fahrspur. Zur Bestimmung der Fahrspur wird ausgewählt, ob eine aktuelle eigene Fahrzeugfahrspur beibehalten wird, oder die eigene Fahrzeugspur auf die Nachbarspur geändert wird. Der Fahrspurbestimmungsabschnitt 133 gibt Informationen, welche die bestimmte Fahrspur betreffen, zu dem Steuerabschnitt 140 aus. Details des Bestimmungsverfahrens der Fahrspur durch den Fahrspurbestimmungsabschnitt 133 werden nachfolgend beschrieben werden.
Der Ausführungsintervalleinstellabschnitt 134 stellt ein Ausführintervall des Spurauswahlbestimmungsprozesses ein, welcher durch den Spurauswahlabschnitt 130 durchgeführt wird. Das Ausführintervall des Spurauswahlbestimmungsprozesses kann durch eine Zeit eingestellt sein oder kann durch eine Fahrdistanz eingestellt sein. Bei autonom fahrenden Fahrzeugen, welche serienmäßig hergestellt werden, wird in einem Fall, in dem die gleiche Funktion an den jeweiligen Fahrzeugen angebracht wird, ein gemeinsamer Wert unter den Fahrzeugen häufig als der Parameter eingestellt, welcher die Funktion betrifft. Das Ausführintervall, welches durch den Ausführintervalleinstellabschnitt 134 eingestellt wird, ist ein Parameter der autonomen Spurauswahlfunktion, die an den autonom fahrenden Fahrzeugen gemeinsam angebracht ist. Als das durch den Ausführintervalleinstellabschnitt 134 eingestellte Ausführintervall wird jedoch nicht bei allen der autonom fahrenden Fahrzeugen ein gemeinsamer Wert eingestellt, sondern das Ausführungsintervall wird vielmehr mit Variationen untern den autonom fahrenden Fahrzeugen eingestellt. Die Details des Einstellverfahrens des Ausführintervalls durch den Ausführintervalleinstellabschnitt 134 wird später beschrieben werden.
Der Steuerabschnitt 140 steuert ein Fahren des eigenen Fahrzeugs auf Basis von Informationen, die von dem Spurauswahlabschnitt 130 eingegeben werden. Eine Steuerung durch den Steuerabschnitt 140 enthält beispielsweise nachfolgende zwei Modi. Gemäß eines ersten Modus wird ein Spurwechsel auf die Nachbarspur autonom durchgeführt, wenn ein Durchführen eines Spurwechsels auf die Nachbarspur durch den Spurauswahlabschnitt 130 ausgewählt wird. Gemäß eines zweiten Modus wird ein Vorschlag für einen Fahrer eines Spurwechsels auf die Nachbarspur über das HMI 7 durchgeführt, wenn ein Spurwechsel auf die Nachbarspur durch den Spurauswahlabschnitt 130 ausgewählt wird. Wenn eine Steuerung in dem zweiten Modus durchgeführt wird, führt der Steuerabschnitt 140 einen Spurwechsel auf die Nachbarspur autonom durch, wenn der Fahrer dem Vorschlag zustimmt, und wenn der Fahrer dem Vorschlag nicht zustimmt, wird der Steuerabschnitt 140 die aktuelle eigene Fahrzeugfahrspur wahrscheinlich beibehalten. Um die Funktion derart zu realisieren, enthält der Spurauswahlabschnitt 130 einen Trajektorieberechnungsabschnitt bzw. Bahnberechnungsabschnitt 141, welcher eine Trajektorie berechnet, welcher durch das eigene Fahrzeug gefolgt werden soll.
Der Trajektorieberechnungsabschnitt 141 berechnet auf Basis von Informationen, welche die Fahrspur betreffen, welche von dem Fahrspurbestimmungsabschnitt 133 eingegeben werden, eine Soll-Trajektorie bzw. Soll-Bahn. Wenn ein Beibehalten der aktuellen eigenen Fahrzeugfahrspur durch den Fahrspurbestimmungsabschnitt 133 ausgewählt wird, berechnet der Trajektorie-Berechnungsabschnitt 141 eine Soll-Trajektorie entlang der aktuellen eigenen Fahrzeugfahrspur. Wenn ein Wechseln der eigenen Fahrzeugfahrspur auf die Nachbarspur durch den Fahrspurbestimmungsabschnitt 133 ausgewählt wird, berechnet der Trajektorieberechnungsabschnitt 141 eine Soll-Trajektorie, auf welcher das eigene Fahrzeug auf die Nachbarspur von der aktuellen eigenen Fahrzeugfahrspur bewegt wird. Das Verfahren zur Trajektorieberechnung ist bezogen auf sowohl das Spurhalten als auch das Spurwechseln nicht beschränkt. Der Steuerabschnitt 140 berechnet einen Betriebsbetrag des Aktuators 8 von zumindest einem des Antriebssystems, des Bremssystems und des Lenksystems, auf Basis der Soll-Trajektorie, die in dem Trajektorieberechnungsabschnitt 141 berechnet wird. Der Steuerabschnitt 140 betreibt den Aktuator 8 in Abhängigkeit mit dem berechneten Betriebsbetrag und steuert hierdurch ein Fahren des eigenen Fahrzeugs.
1-4. Details eines Berechnungsverfahrens der Fahrzeugdichte
Details des Berechnungsverfahrens der Fahrzeugdichte durch den Nachbarspurfahrzeugdichteberechnungsabschnitt 131 werden unter Verwendung von 3 beschrieben werden. 3 stellt einen Zustand dar, in dem das eigene Fahrzeug 1 auf einer zweiten Spur L2 auf einer Straße fährt, die eine erste Spur L1 und die zweite Spur L2 aufweist. Während eines Fahrens des eigenen Fahrzeugs 1 werden andere Fahrzeuge, die um das eigene Fahrzeug 1 anwesend sind, durch die autonomen Erkennungssensoren 10 bis 13, 20 bis 22 und 30 erkannt (siehe 1), die in dem eigenen Fahrzeug 1 enthalten sind.
In einem in 3 dargestellten Beispiel werden ein vorne fahrendendes Fahrzeug 201 und ein nachfolgendes Fahrzeug 202, welche auf einer eigenen Spur (der zweiten Spur) L2 fahren, erkannt. Andere Fahrzeuge können jeweils vor dem vorne fahrenden Fahrzeug 201 und hinter dem nachfolgenden Fahrzeug 202 anwesend sein, aber diese Fahrzeuge sind in toten Winkeln (Bereich, welche durch die in 3 dargestellten schrägen Linien gezeigt sind) der autonomen Erkennungssensoren, und es ist daher für die autonomen Erkennungssensoren schwierig diese Fahrzeuge zu erkennen. Auf der Nachbarspur (die erste Spur) L1 werden Fahrzeuge, welche in einem Bereich von etwa 100 bis 200 m vor oder hinter dem eigenen Fahrzeug 1 anwesend sind, erkannt, obwohl dies von den Bereichen der toten Winkel der autonomen Erkennungssensoren abhängt. In dem in 3 gezeigten Beispiel werden vier Fahrzeuge 211, 212, 213 und 214 erkannt, die auf der Nachbarspur L1 fahren.
Der Nachbarspurfahrzeugdichteberechnungsabschnitt 131 berechnet kontinuierlich die Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur L1 aus Positionsinformationen von drei Fahrzeugen oder mehr, die auf der Nachbarspur L1 fahren. Wenn N (> 3) Fahrzeuge auf der Nachbarspur L1 angeordnet sind, werden genauer die Abstände bzw. Freiräume unter den Fahrzeugen, welche hintereinander fahren, jeweils erfasst, wodurch N – 1 (> 2) der Zwischen-Fahrzeug-Abstände definiert werden kann. Der Nachbarspurfahrzeugdichteberechnungsabschnitt 131 berechnet einen repräsentativen Wert von N – 1 von Zwischen-Fahrzeug-Abständen, bildet eine Inverse des repräsentativen Werts, und berechnet hierdurch die Anzahl von anwesenden Fahrzeugen pro Einheitsabstand der Nachbarspur L1, d. h., die Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur L1. In dem in 3 gezeigten Beispiel wird der repräsentative Wert der Zwischen-Fahrzeug-Abstände auf Basis von einem Zwischen-Fahrzeug-Abstand zwischen dem Fahrzeug 211 und dem Fahrzeug 212 und einen Zwischen-Fahrzeug-Abstand zwischen dem Fahrzeug 212 und dem Fahrzeug 213 und einen Zwischen-Fahrzeug-Abstand zwischen dem Fahrzeug 213 und dem Fahrzeug 214 berechnet. Als das Berechnungsverfahren der repräsentativen Werte der Zwischen-Fahrzeug-Abstände werden beispielsweise ein Verwenden eines statistischen Mittelwerts der jeweiligen Zwischen-Fahrzeug-Abstände, ein Verwenden eines Mittelwerts und ähnliches angeführt. Zudem können ein Verwenden des Mittelwerts nach einem Zuweisen von Gewichtungen zu den jeweiligen Zwischen-Fahrzeug-Abständen und ein Verwenden des Mittelwerts eines Grenzwerts nach einem Ausschließen von Zwischen-Fahrzeug-Abständen oder mehr angepasst werden. Zudem kann der repräsentative Wert durch eine Funktion definiert werden, in welcher die jeweiligen Zwischen-Fahrzeug-Abstände als Parameter verwendet werden. Es sei angemerkt, dass, wenn die Anzahl von Fahrzeugen, welche in dem Bereich fahren, welcher von den autonomen Erkennungssensoren erkennbar ist, zwei oder weniger ist, der Nachbarspurfahrzeugdichteberechnungsabschnitt 131 einen minimalen Wert ausgibt, der in Voraus als die Fahrzeugdichte der Nachbarspur L1 eingestellt wird.
1-5. Details des Berechnungsverfahrens der Grenzwertdichte
In der vorliegenden Ausführungsform erfasst der Grenzwertdichteberechnungsabschnitt 132 eine Relativgeschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs zu anderen Fahrzeugen, die auf der Nachbarspur fahren, welche in den Erkennungsinformationen der Umgebungsobjekte enthalten ist. In dem in 3 gezeigten Beispiel kann in einem Fall, in dem eine Fahrgeschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs 1 geringer als Fahrgeschwindigkeiten der anderen Fahrzeuge sind, die auf der Nachbarspur fahren, eine Relativgeschwindigkeit aus einer Differenz zwischen einer Durchschnittsgeschwindigkeit der Mehrzahl von Fahrzeugen 211 und 212, welche das eigene Fahrzeug 1 überholen bzw. passieren, und der Fahrgeschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs 1 berechnet werden. Wenn die Fahrgeschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs 1 höher als die Fahrgeschwindigkeiten der anderen Fahrzeuge ist, die auf der Nachbarspur fahren, kann zudem eine Relativgeschwindigkeit aus einer Differenz zwischen einer Durchschnittgeschwindigkeit der Mehrzahl von Fahrzeugen 213 und 214, welche das eigene Fahrzeug 1 überholen, und der Fahrzeuggeschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs 1 berechnet werden.
Der Grenzwertdichteberechnungsabschnitt 132 berechnet eine Grenzwertdichte aus der Relativgeschwindigkeit unter Verwendung eines Kennfelds, in dem ein Verhältnis, das in 4 dargestellt ist, bestimmt ist. Gemäß dem Kennfeld wird, wenn die Fahrgeschwindigkeit der anderen Fahrzeuge, welche auf der Nachbarspur fahren, niedriger als die Fahrgeschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs ist, die Grenzwertdichte auf einen kleineren Wert eingestellt. Wenn die Relativgeschwindigkeit höher wird, wird zudem die Grenzwertdicht auf einen größeren Wert eingestellt und bei einer Relativgeschwindigkeit, die größer oder gleich einer festen Geschwindigkeit ist, wird die Grenzwertdicht auf im Wesentlichen die gleiche Dichte eingestellt. Die Grenzwertdichte ist eine Bewertungsreferenz zum Bewerten, ob die Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur hoch oder nieder ist. Gemäß des Einstellens der Grenzwertdichte, wie in dem Kennfeld dargestellt ist, neigt die Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur als relativ hoch bewertet zu werden, wenn eine Geschwindigkeit des Verkehrsflusses auf der Nachbarspur niedriger als eine Geschwindigkeit des Verkehrsflusses auf der eigenen Spur ist. Auf der anderen Seite wird die Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur wahrscheinlich als relativ niedrig bewertet zu werden, wenn die Geschwindigkeit des Verkehrsflusses auf der Nachbarspur höher als die Geschwindigkeit auf der eigenen Spur ist.
1-6. Details eines Bestimmungsverfahrens einer Fahrspur
Der Fahrspurbestimmungsabschnitt 133 vergleicht die Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur, welche in dem Nachbarspurfahrzeugdichteberechnungsabschnitt 131 berechnet wird, und die Grenzwertdichte, welche in dem Grenzwertdichteberechnungsabschnitt 132 berechnet wird. Wenn die Fahrzeugdicht auf der Nachbarspur höher als die Grenzwertdichte wird, ist der Wert eines Wechselns der eigenen Fahrzeugfahrspur auf die Nachbarspur gering. Wenn die Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur geringer als die Grenzwertdichte ist, kann ein Verkehrsfluss zwischen zumindest zwei Nachbarspuren verteilt werden, indem die eigene Fahrzeugfahrspur auf die Nachbarspur gewechselt wird. Der Fahrspurbestimmungsabschnitt 133 wählt demzufolge den Wechsel auf die eigene Fahrzeugfahrspur auf die Nachbarspur aus, wenn die Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur geringer als die Grenzwertdichte ist und wählt die aktuelle eigene Fahrzeugfahrspur aus, wenn die Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur die Grenzwertdichte oder mehr ist.
1-7. Details eines Einstellverfahrens eines Ausführintervalls
5 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess des Spurauswahlbestimmungsprozesses durch den Spurauswahlabschnitt 130 darstellt. Der Spurauswahlabschnitt 130 führt zu vordefinierten Ausführintervallen wiederholt den Prozess durch, der in dem Ablaufdiagramm dargestellt ist. In Schritt S1 erfasst zuerst der Spurauswahlabschnitt 130 die Umgebungsobjektinformationen und die Fahrstraßeninformationen von dem Umgebungsobjekterkennungsabschnitt 120 und dem Fahrstraßenerkennungsabschnitt 110. In Schritt S2 berechnet der Spurauswahlabschnitt 130 auf Basis der Umgebungsobjektinformation und der Fahrstraßeninformation, welche in Schritt S1 jeweils erfasst werden, die Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur und die Grenzwertdichte. In Schritt S3 vergleicht der Spurauswahlabschnitt 130 die Fahrzeugdichte und die Grenzwertdichte, welche in Schritt S2 berechnet werden und bestimmt, ob die Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur geringer als die Grenzwertdichte ist. Wenn die Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur geringer als die Grenzwertdichte ist, wählt der Spurauswahlabschnitt 130 einen Wechsel der eigenen Fahrspur auf die Nachbarspur in Schritt S4 aus. Wenn die Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur die Grenzwertdichte oder mehr ist, wählt der Spurauswahlabschnitt 130 ein Beibehalten der aktuellen eigenen Fahrzeugfahrspur in Schritt S5 aus.
Das Ausführintervall des Spurauswahlbestimmungsprozesses kann jedes Intervall sein, solange es eine Variation untern den Fahrzeugen gibt. Als das Ausführintervall kann jedoch ein minimaler Wert und ein maximaler Wert wie folgt eingestellt werden. Der minimale Wert beispielsweise in dem Fall, in dem das Ausführintervall durch eine Zeit eingestellt wird, ist etwa 100 ms. Dies ist eine Zeit, die auf der Annahme basiert, dass sobald ein Freiraum auf der Nachbarspur erkannt wird, ein Spurwechsel gestartet wird. Ein maximaler Wert, in einem Fall, in dem das Ausführintervall durch eine Zeit eingestellt wird, ist beispielsweise etwa 60 s. Dies ist eine Zeit, die auf der Annahme basiert, dass eine Spurauswahl getroffen wird, nachdem Aktionen anderer Nachbarfahrzeuge in Folge des Freiraums auf die Nachbarspur beendet sind.
Der minimale Wert, in dem Fall, in dem das Ausführintervall durch eine Fahrdistanz beispielsweise eingestellt wird, ist etwa 2 m. Dies ist eine Distanz, in einem Fall, in dem in einer Zeitspanne von etwa 100 ms bei 72 km/h gefahren wird, die als eine Fahrgeschwindigkeit auf einer Hauptstraße angenommen wird. Auf der anderen Seite ist der maximale Wert in dem Fall, in dem das Ausführintervall durch eine Fahrdistanz eingestellt wird, beispielsweise etwa 200 m. Dies ist eine Distanz in einem Fall, in dem für eine Zeitspanne von etwa 60 s bei 100 km/h gefahren wird, die als eine Fahrgeschwindigkeit auf einer Hauptstraße angenommen wird.
Ein Verfahren zum Variieren des Ausführintervalls des Spurauswahlbestimmungsprozesses untern den Fahrzeugen ist beispielswiese wie folgt. Bei einem ersten Verfahren wird ein beliebiger Wert auf die Ausführphase zu dem Zeitpunkt des Versendens eines Fahrzeugs von einem Werk oder zu einem Zeitpunkt eines Errichtens des Fahrzeugs bei einer Garage oder Händler eingestellt. Bei einem zweiten Verfahren wird ein beliebiger Wert auf das Ausführintervall zu einem Startzeitpunkt der Maschine eingestellt, d. h., zu einem Zeitpunkt des Anschaltens einer Leistungszufuhr. Bei einem dritten Verfahren wird ein beliebiger Wert auf das Ausführintervall auf Basis eines Kommunikationsinhalts eingestellt, indem mit einem Server im Internet über die mobile Kommunikationsvorrichtung 41 kommuniziert wird. Gemäß des ersten Verfahrens wird das Ausführintervall bei jedem der Fahrzeuge fest bzw. als Festwert eingestellt, wohingegen gemäß dem zweiten und dritten Verfahren das Ausführintervall regelmäßig oder unregelmäßig aktualisiert wird.
Wenn sich das Ausführintervall des Spurauswahlbestimmungsprozesses jedes Mal bei einem Fahrzeug verändert, unterscheidet sich im Übrigen eine Antwortzeitspanne eines Spurwechsels auf die Veränderung der Freiraumsituation der Nachbarspur jedes Mal. Hier gibt es die Bedenken, dass eine Variation in der Reaktionszeit nicht zu einem Gefühl eines Insassen passt und der Insasse ein Unbehagen verspürt. Wenn die Aufmerksamkeit auf ein einzelnes Fahrzeug gelegt wird, kann verhindert werden, dass der Insasse ein Unbehagen verspürt, wenn ein Spurwechsel mit einer im Wesentlichen festen Antwortzeitspanne durchgeführt wird. Als Verfahren hierfür wird beispielsweise ein Bestimmen eines Festwerts des Ausführintervalls auf Basis einer Eingabe des Fahrers genannt. Noch genauer werden nachfolgend ein viertes bis siebtes Verfahren genannt.
Bei einem vierten Verfahren wird ein Schalter, um das Ausführintervall beliebig in dem Fahrzeug zu verändern, und um das Ausführintervall beliebig jedes Mal zu verändern, wenn der Fahrer den Schalter drückt, vorgeschlagen. Der Schalter ist in dem HMI 7 enthalten. Bei einem fünften Verfahren wird der Fahrer veranlasst, die Ausführzeitspanne selbst einzugeben. Beispielsweise sind hierfür Einstellschalter jeweils auf dem HMI 7 als kurz, mittel und lang ausgebildet und das Ausführintervall kann in Abhängigkeit mit den Betätigungen der jeweiligen Schalter verändert werden.
Bei einem sechsten Verfahren wird das Ausführintervall in Abhängigkeit mit einem verbleibenden Abstand zu einem durch den Fahrer in dem Navigationssystem 6 eingestellten Ziel eingestellt. Wenn ein Abstand zu einem Ziel von einem Fahrstartpunkt lang ist, ist es beispielsweise wünschenswert, zu ermöglichen, dass das eigene Fahrzeug geschmeidig fährt. In diesem Fall wird daher das Ausführintervall kurz eingestellt, so dass der Spurwechsel positiv auf die Spur erfolgt, auf welcher die Fahrzeugdichte gering ist. Wenn der Abstand zu dem Ziel von dem Fahrstartpunkt kurz ist, ist es im Gegensatz wünschenswert eine Häufigkeit eines Spurwechsels gering zu halten, selbst wenn ein Stau um das eigene Fahrzeug zugelassen wird. In diesem Fall wird das Ausführintervall daher lang eingestellt, so dass ein Spurwechsel auf eine Spur, auf welcher die Fahrzeugdichte gering ist, negativ wird bzw. nicht ausgeführt wird. Das Ausführintervall kann in Abhängigkeit mit einem Abstand zu dem Ziel von einem aktuellen Punkt anstatt des Abstands zu dem Ziel von dem Fahrstartpunkt eingestellt werden.
Bei einem siebten Verfahren wird das Ausführintervall in Abhängigkeit mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt, welche bei einer Auto-Cruise-Vorrichtung bzw. automatischen Fahrvorrichtung durch den Fahrer eingestellt wird. Wenn die eingestellte Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist, ist es beispielweise wünschenswert, es dem eigenen Fahrzeug zu ermöglichen geschmeidig zu fahren. In diesem Fall wird das Ausführintervall kurz eingestellt, so dass ein Spurwechsel auf die Spur, auf welcher die Fahrzeugdichte gering ist, positiv durchgeführt wird bzw. erfolgt. Wenn dagegen die eingestellte Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, ist es wünschenswert, einen häufigen Spurwechsel zu verhindern, indem ein Stau um das eigene Fahrzeug zugelassen wird. In diesem Fall wird das Ausführintervall lang eingestellt, so dass der Spurwechsel auf die Spur, auf welcher die Fahrzeugdichte gering ist, negativ wird bzw. nicht erfolgt. Es sei angemerkt, dass das Ausführintervall in Abhängigkeit der Differenz zwischen der eingestellten Fahrzeuggeschwindigkeit und der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit anstelle der eingestellten Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt werden kann.
Als das Verfahren zum Variieren des Ausführintervalls des Spurauswahlbestimmungsprozesses unter den Fahrzeugen kann der eingestellte Wert des Ausführintervalls jedes Mal verändert werden, wenn der Spurauswahlbestimmungsprozess durchgeführt wird. Noch genauer werden nachfolgend ein achtes und ein neuntes Verfahren genannt. Bei dem achten Verfahren wird das Ausführintervall beliebig in Abhängigkeit mit einer Anzahl von Ausführzeitpunkten des Spurauswahlbestimmungsprozesses verändert. Bei dem neunten Verfahren wird das Ausführintervall eingestellt, indem ein Wert verwendet wird, welcher sich in Abhängigkeit mit einem Zeitpunkt, wie etwa einem verbleibenden Abstand zu dem Ziel, einer Zeitspanne von dem Fahrstart verändert. Gemäß dieser Verfahren wird eine Wahrscheinlichkeit gering gehalten, dass eine Mehrzahl von Fahrzeugen, bei welchen die Ausführintervalle des Spurauswahlbestimmungsprozesses nahe beieinander liegen, hintereinander auf der gleichen Spur fahren.
1-8. Beispiel eines Betreibens eines autonom fahrenden Fahrzeugs gemäß des autonomen Fahrsystem
Bestimmte Vorgänge der autonom fahrenden Fahrzeuge durch das autonome Fahrsystem, das wie oben konfiguriert ist, werden mit einem Vergleichsbeispiel beschrieben werden. Das Vergleichsbeispiel zeigt Vorgänge autonom fahrender Fahrzeuge durch ein autonomes Fahrsystem, bei dem die vorliegende Erfindung nicht angewandt wird. Die 6A bis 6D zeigen ein Beispiel der Vorgänge der autonom fahrenden Fahrzeuge durch das autonome Fahrsystem des Vergleichsbeispiels und die 7A bis 7D zeigen ein Beispiel der Vorgänge der autonom fahrenden Fahrzeuge durch das autonome Fahrsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
In jedem der 6A und 7A wird ein Zustand gezeigt, in dem eine Mehrzahl von Fahrzeugen 1A, 1B, 201 und 202, welche autonom fahrende Fahrzeuge 1A und 1B enthalten, die auf einer Spur L2 an einer linken Seite in einer Fahrrichtung fahren (eine obere Seite in der Zeichnung), und zudem auch eine Mehrzahl von Fahrzeugen 211, 212 und 213 auf einer Mittelspur L1 anwesend ist, die eine Nachbarspur ist, die zu der Spur L2 benachbart ist. Es wird hier angenommen, dass eine Fahrzeugdichte auf der Spur L2 niedriger als eine Fahrzeugdichte auf der Spur L1 ist und die autonom fahrenden Fahrzeuge 1A und 1B behalten daher die Spur L2 bei.
In jedem der 6B und 7B wird ein Zustand gezeigt, in dem sich das Fahrzeug 212, das nahe den autonom fahrenden Fahrzeugen 1A und 1B ist, welches auf der Mittelspur L1 fährt, zu einer Spur L0 an einer rechten Seite (untere Seite in den Zeichnungen) in einer Fahrrichtung bewegt. Hier wird angenommen, dass eine Fahrzeugdichte auf der Mittelspur L1 geringer als die Grenzwertdichte wird, indem das Fahrzeug 212 den Spurwechsel ausführt.
In dem Fall des Vergleichsbeispiels, bei welchem die vorliegende Erfindung nicht verwendet wird, wird der zuvor genannte Spurauswahlbestimmungsprozess bei den gleichen Ausführintervallen bei den beiden autonom fahrenden Fahrzeugen 1A und 1B ausgeführt. In dem autonomen Fahrsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird dabei das Ausführintervall, das in dem autonom fahrenden Fahrzeug 1A eingestellt ist, als länger angenommen als das Ausführintervall, das in dem autonom fahrenden Fahrzeug 1B eingestellt ist. In beiden Beispielen kann jedoch auch der Fall auftreten, in dem die Zeitpunkte des Spurauswahlbestimmungsprozesses einander in den autonom fahrenden Fahrzeugen 1A und 1B entsprechen. In diesem Fall bewegen sich, wie in 6C und 7C dargestellt ist, die zwei autonom fahrenden Fahrzeuge 1A und 1B gleichzeitig zu der Mittelspur L1.
Es wird angenommen, dass sich als Ergebnis, dass die zwei autonom fahrenden Fahrzeuge 1A und 1B den Spurwechsel gleichzeitig durchführen, die Fahrzeugdichte auf der linken Spur L2 relativ reduziert und geringer als die Grenzwertdichte wird. Obwohl dies in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, wird zudem angenommen, dass mehr Fahrzeuge auf der rechten Spur L0 als auf der Mittelspur L1 fahren, und die Fahrzeugdichte auf der rechten Spur L0 höher als die Grenzwertdichte ist. In dem Vergleichsbeispiel stimmen in diesem Fall die Zeitpunkte für den Spurauswahlbestimmungsprozess zwischen den autonom fahrenden Fahrzeugen 1A und 1B wieder miteinander überein, so dass, wie in 6D dargestellt ist, die zwei autonom fahrenden Fahrzeuge 1A und 1B sich wieder gleichzeitig auf die linke Spur L2 bewegen. In dem Vergleichsbeispiel wiederholen die zwei autonom fahrenden Fahrzeuge 1A und 1B daher ein gleichzeitiges Bewegen auf die Mittelspur L1 von der linken Spur L2 sowie ein Bewegen auf die linke Spur L2 von der Mittelspur L1 unmittelbar danach. D. h., in dem Vergleichsbeispiel tritt ein Nachjagen des Spurwechsels auf.
In dem Fall des autonomen Fahrsystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform gibt es zwischenzeitlich einen Unterschied im Ausführintervall des Spurauswahlbestimmungsprozesses zwischen den autonom fahrenden Fahrzeugen 1A und 1B, und selbst wenn die Zeitpunkte zur Bestimmung einander entsprechen, entsprechen sich die nachfolgenden Zeitpunkte zum Bestimmen nicht. Wie in 7D dargestellt ist, bewegt sich daher das autonom fahrende Fahrzeug 1B, in dem das Ausführintervall des Spurauswahlbestimmungsprozesses kurz ist, zuerst auf die linke Spur L2 von der Mittelspur L1. Das autonom fahrende Fahrzeug 1B führt einen Spurwechsel durch, wodurch die Fahrzeugdichte auf der linken Spur L2 hoch wird. Im Ergebnis kann die Fahrzeugdichte auf der linken Spur L2 höher sein als die Grenzwertdichte. In diesem Fall wählt das autonom fahrende Fahrzeug 1A kein Bewegen zu der linken Spur L2 aus, sondern wählt ein Beibehalten der Mittelspur L1 aus. Das autonom fahrende Fahrzeug 1A und das autonom fahrende Fahrzeug 1B fahren auf getrennten Spuren und eine Unausgeglichenheit der Fahrzeugdichte untern den Spuren wird hierdurch verringert.
Aus den obigen Beispielen gemäß dem autonomen Fahrsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist bekannt, dass verhindert wird, dass eine Mehrzahl von Fahrzeugen einen Spurwechsel auf die Nachbarspur gleichzeitig durchführen, so dass ein Auftreten eines Nachjagens des Spurwechsels vermieden wird und ein geschmeidiger Verkehrsfluss realisiert werden kann.
1-9. Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform.
In dem Grenzwertdichteberechnungsabschnitt 132 kann die Fahrzeugdichte auf der eigenen Spur erfasst werden und die Grenzwertdichte kann auf Basis der Fahrzeugdichte der eigenen Spur berechnet werden. Die Fahrzeuge jedoch, abgesehen von den unmittelbar vor dem Fahrzeug und nach dem Fahrzeug fahrenden Fahrzeugen, die auf der eigenen Spur fahren, befinden sich jedoch in toten Winkeln der autonomen Erkennungssensoren und sind daher schwierig zu erkennen. Demzufolge werden hier Verfahren eingeführt, abgesehen für das Berechnungsverfahren der Fahrzeugdichte auf der eigenen Spur von den Erkennungsergebnissen durch die autonomen Erkennungssensoren.
Bei einem ersten Verfahren zum Erfassen der Fahrzeugdichte auf der eigenen Spur wird die Fahrzeugdichte auf der eigenen Spur aus einer Information geschätzt, welche mit der Fahrzeugdichte korreliert. Die Information, welche mit der Fahrzeugdichte korreliert, ist ein Verhältnis zwischen einer Standartfahrgeschwindigkeit auf der Straße, auf welcher das Fahrzeug fahrt und einer aktuellen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Wenn eine Situation, in welcher das Fahrzeug bei der Standartfahrgeschwindigkeit fahrt, und eine Situation, in welcher das Fahrzeug bei einer niedrigeren Geschwindigkeit als der Standartfahrgeschwindigkeit fährt, verglichen werden, ist die Fahrzeugdichte in der später genannten Situation höher als die Fahrzeugdichte der früher genannten Situation. Wenn eine Straße, auf welcher die Standartfahrgeschwindigkeit hoch ist, und eine Straße, auf welcher die Standartfahrgeschwindigkeit niedrig ist, verglichen werden, ist eine Fahrzeugdichte zudem auf der später genannten Straße wahrscheinlich höher als eine Fahrzeugdichte auf der zuerst genannten Straße. Wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, welches auf der eigenen Spur fährt, und die Standartfahrgeschwindigkeit auf der eigenen Spur aufgenommen sind, kann demzufolge die Fahrzeugdichte auf der eigenen Spur auf Basis der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und der Standartfahrgeschwindigkeit geschätzt werden.
Ein zweites Verfahren zum Erfassen der Fahrzeugdichte auf der eigenen Spur erfolgt dadurch, dass ein Berechnungsergebnis der Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur verwendet wird. Wenn das eigene Fahrzeug auf einer bestimmten Spur fährt, wird zuerst die Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur in dem Speicher gespeichert und bei vordefinierten Zeitspannen aktualisiert. Wenn ein Spurwechsel auf die Nachbarspur durchgeführt wird, wird die Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur, welche in dem Speicher zu diesem Zeitpunkt gespeichert wird, ausgelesen und in einem anderen Bereich des Speichers als die Fahrzeugdichte auf der eigenen Spur gespeichert. Die gespeicherte Fahrzeugdichte auf der eigenen Spur wird beibehalten, bis wieder ein Spurwechsel durchgeführt wird. In dem Prozesse wie dieser ausgeführt werden, kann die Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur als die Fahrzeugdichte auf der eigenen Spur verwendet werden.
Bei einem dritten Verfahren zum Erfassen der Fahrzeugdichte auf der eigenen Spur wird die Fahrzeugdichte auf der eigenen Spur unter Verwendung der Straßenverkehrsinformation berechnet, die durch die Straßen-Fahrzeug-Kommunikationsvorrichtung 40 empfangen wird. Die Infrastruktur-Ausstattung, wie etwa ein Straßenverkehrsinformationskommunikationssystem sammelt Positionsinformationen der Fahrzeuge, die auf der Straße fahren, und überträgt die Positionsinformation als Straßenverkehrsinformation. Die Straßenverkehrsinformation, die durch die Straßen-Fahrzeug-Kommunikationsvorrichtung 40 erfasst wird, enthält demzufolge zumindest grobe Positionsinformationen anderer Fahrzeuge auf der Straße, auf welcher das eigene Fahrzeug fährt. Unter Verwendung der Information kann die Fahrzeugdichte auf der eignen Spur berechnet werden. Zudem kann unter Verwendung der Information die Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur auch berechnet werden.
Bei einem vierten Verfahren zum Erfassen der Fahrzeugdichte auf der eigenen Spur wird die Fahrzeugdichte auf der eigenen Spur von einem Server im Internet durch die mobile Kommunikationsvorrichtung 41 erfasst. Die durch die autonomen Erkennungssensoren der jeweiligen Fahrzeuge erhaltenen Erkennungsinformationen und die durch die an der Straße angebrachten Erkennungsvorrichtungen erhaltenen Erkennungsinformationen werden auf dem Server im Internet gesammelt. Der Server verarbeitet die gesammelten Informationen bzw. Informationen und berechnet die Fahrzeugdichte auf jeder Spur auf jeder Straße. Indem die Fahrzeugdichte auf jeder Spur auf der Straße von dem Server empfangen wird, auf welcher das eigene Fahrzeug fährt, kann die Fahrzeugdichte auf der eigenen Spur erfasst werden. Die Fahrzeugdichten auf den Nachbarspuren können auch gleichzeitig erfasst werden.
Zweite Ausführungsform
Ein autonomes Fahrsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Verkehrssystem, das durch eine Mehrzahl von autonom fahrenden Fahrzeugen gebildet wird, welche die gleiche Funktion aufweisen, beispielsweise das in 1 dargestellte autonom fahrende Fahrzeug 1, wie in dem autonomen Fahrsystem gemäß der ersten Ausführungsform. Das autonome Fahrsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von dem autonomen Fahrsystem gemäß der ersten Ausführungsform in der Konfiguration des Steuersystems, das an dem autonom fahrenden Fahrzeug angebracht ist. 8 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration des Steuersystems für ein autonom fahrendes Fahrzeug gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. In 8 sind Funktionen, welche den Spurwechsel eines eigenen Fahrzeugs betreffen, als Blöcke unter den Funktionen zum autonomen Fahren dargestellt, welche die Steuervorrichtung 100 aufweist. Es sei angemerkt, dass in 8 für Funktionen, die mit den Funktionen der Steuervorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform gemein sind, den Blöcken gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind.
Der Spurauswahlabschnitt 130 in der Steuervorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform gibt einen Spurwechselbefehl zu dem Steuerabschnitt 140 aus, wenn ein Spurwechsel auf eine Nachbarspur in dem Spurauswahlbestimmungsprozess ausgewählt wird. Der Steuerabschnitt 140 empfängt eine Eingabe des Spurwechselbefehls von dem Spurauswahlabschnitt 130 und führt automatisch einen Spurwechsel auf die Nachbarspur aus oder schlägt einem Fahrer einen Spurwechsel auf die Nachbarspur vor. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Verzögerungszeitspanne in einer Zeitspanne ausgebildet, bis der Spurauswahlabschnitt 130 einen Spurwechselbefehl ausgibt, nachdem der Spurauswahlbestimmungsprozess ausgeführt wird.
Der Spurauswahlabschnitt 130 der Steuervorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält eine Verzögerungszeitspanneneinstellabschnitt 135 anstelle des Ausführintervalleinstellabschnitts 134 (siehe 2), der in dem Spurauswahlabschnitt 130 gemäß der ersten Ausführungsform enthalten ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Spurauswahlbestimmungsprozess immer bei kurzen Ausführungsintervallen wiederholt durchgeführt. Die Verzögerungszeitspanne ist eine längere Zeitspanne im Vergleich zu dem Ausführintervall des Spurauswahlbestimmungsprozesses (eine Intervallzeitspanne zu dem Zeitpunkt, an dem er in eine Zeit umgewandelt wird, wenn das Ausführintervall durch einen Abstand eingestellt wird). Der Verzögerungszeitspanneneinstellabschnitt 135 stellt eine Verzögerungszeitspanne in einer Zeitspanne ein, bis der Spurwechselbefehl zum Ausführen des Spurauswahlbestimmungsprozesses ausgeben wird. Als die Verzögerungszeitspanne, die durch den Verzögerungszeitspanneneinstellabschnitt 135 eingestellt wird, wird jedoch kein gemeinsamer Wert bei allen der autonom fahrenden Fahrzeuge eingestellt, sondern die Verzögerungszeitspanne wird variierend zwischen den autonom fahrenden Fahrzeugen eingestellt. Genauer wird ein Einstellen der Verzögerungszeitspanne für jedes der Fahrzeuge unter Verwendung ähnlicher Verfahren als Einstellverfahrens des Ausführintervalls (das erste bis neunte Verfahren), die in der ersten Ausführungsform beschrieben sind, durchgeführt.
9 ist ein Diagramm zum Erklären der Verzögerungszeitspanne in dem Steuersystem für ein autonom fahrendes Fahrzeug gemäß der vorliegenden Ausführungsform. In dem Spurauswahlabschnitt 130 wird der Spurauswahlbestimmungsprozess auf Basis eines Vergleichs der Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur und der Grenzwertdichte wiederholt zu kurzen Ausführintervallen durchgeführt. Wenn die Fahrzeugdichte der Nachbarspur niedriger als die Grenzwertdichte zu einem bestimmten Zeitpunkt ist, wählt der Spurauswahlabschnitt 130 einen Spurwechsel auf die Nachbarspur aus. Bis jedoch eine Verzögerungszeitspanne T1, die in dem Verzögerungszeitspanneneinstellabschnitt 135 eingestellt wird, von einem Zeitpunkt aus verstreicht, an dem eine Bestimmung eines Spurwechsels durchgeführt wird, setzt der Spurauswahlabschnitt 130 die Ausgabe des Spurwechselbefehls zu dem Steuerabschnitt 140 aus. Zu einem Zeitpunkt, wenn die Verzögerungszeitspanne T1 verstreicht, wird der Spurwechselbefehl zu dem Steuerabschnitt 140 von dem Spurauswahlabschnitt 130 ausgegeben.
Wenn in der Situation, in welcher zwei autonom fahrende Fahrzeuge hintereinander auf der gleichen Spur fahren, die Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur niedriger als die Grenzwertdichte wird, wird ein Spurwechsel auf die Nachbarspur simultan in den zwei Fahrzeugen ausgewählt. Die Verzögerungszeitspanne bis der Spurwechselbefehl ausgegeben wird, nachdem der Spurauswahlbestimmungsprozess durchgeführt wird, wird zwischen den autonom fahrenden Fahrzeugen variiert. Daher kann es passieren, dass ein Spurwechsel unmittelbar in einem der Fahrzeuge durchgeführt wird, wohingegen in den anderen Fahrzeugen kein Spurwechsel unmittelbar durchgeführt wird. D. h., gemäß des autonomen Fahrsystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird verhindert, dass eine Mehrzahl von autonom fahrenden Fahrzeugen einen Spurwechsel auf die Nachbarspur gleichzeitig durchführt.
Es sei angemerkt, dass sich die Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur immer in Abhängigkeit mit der Situation der Fahrzeuge verändert, die auf der Nachbarspur fahren. Wie in 10 dargestellt ist, kann demzufolge die Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur in einer Zeitspanne wieder höher werden als die Grenzwertdichte, bis die Verzögerungszeitspanne verstreicht. In einem derartigen Fall kann der Spurauswahlabschnitt 130 die ausgesetzte Ausgabe des Spurwechselbefehls zu dem Steuerabschnitt 140 abbrechen. Die Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur ist nicht mehr niedrig und durch ein Abbrechen des Spurwechsels kann daher verhindert werden, dass die Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur höher wird.
Wie in 11 dargestellt ist, kann zudem ein Fall auftreten, in dem die Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur niedriger als die Grenzwertdichte zu dem Zeitpunkt wird, wenn die Verzögerungszeitspanne verstreicht, obwohl die Fahrzeugdichte auf der Nachbarspur wieder höher wird als die Grenzwertdichte in der Zeitspanne bis die Verzögerungszeitspanne verstreicht. In einem derartigen Fall kann der Spurauswahlabschnitt 130 den ausgesetzten Spurwechselbefehl zu dem Steuerabschnitt 140 ausgeben. In den in 10 und 11 gezeigten Beispielen kann es vorkommen, dass der Spurwechsel in einem bestimmten Fahrzeug durchgeführt wird, wohingegen der Spurwechsel in Abhängigkeit des eingestellten Werts der Verzögerungszeitspanne bei keinem anderen Fahrzeug ausgeführt wird. Es wird hierdurch effektiv verhindert, dass eine Mehrzahl von Fahrzeugen gleichzeitig einen Spurwechsel auf die Nachbarspur durchführt.
Dritte Ausführungsform
Ein autonomes Fahrsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Verkehrssystem, das durch eine Mehrzahl von autonom fahrende Fahrzeuge gebildet wird, welche die gleiche Funktion aufweisen, beispielsweise das in 1 dargestellte autonom fahrende Fahrzeug, wie in dem autonomen Fahrsystem gemäß der ersten Ausführungsform. 12 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration des Steuersystems für ein autonom fahrendes Fahrzeug gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. In 12 sind Funktionen unter den Funktionen für autonomes Fahren, welche die Steuervorrichtung 100 aufweist, welche den Spurwechsel eines eigenen Fahrzeugs betreffen, genauer in Blöcken dargestellt. Es sei angemerkt, dass in 12 für Funktionen, die den Funktionen der Steuervorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform gemein sind, den Blöcken gemeinsame Bezugszeichen zugeordnet sind.
Ein Steuersystem des autonom fahrenden Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist eine Funktion zum autonomen Durchführens eines Spurwechsels auf, wenn ein Freiraum erfasst wird, der einen Spurwechsel auf eine Nachbarspur ermöglicht, wenn es eine Anfrage zum Spurwechsel auf die Nachbarspur gibt. Die Anfragen zum Spurwechsel enthalten eine Anfrage von einem Fahrer und eine Anfrage, die im Inneren des autonomen Fahrsystems erzeugt wird. Um die Funktion derart zu realisieren, enthält die Steuervorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Spurauswahlabschnitt 150. Nach einem Erfassen der Anfrage zum Spurwechsel führt der Spurauswahlabschnitt 150 einen Spurauswahlbestimmungsprozess zum Auswählen einer Spur, auf welcher das eigene Fahrzeug fährt, zu vordefinierten Ausführintervallen auf Basis jeweils der Erkennungsinformation durch, die von dem Straßenerkennungsabschnitt 110 und dem Umgebungsobjekterkennungsabschnitt 120 jeweils eingegeben werden. Der Spurauswahlabschnitt 150 enthält einen Spurwechselanfrageerfassungsabschnitt 151, einen Nachbarspur-Zwischenfahrzeugabstand-Berechnungsabschnitt 152, einen Fahrspurbestimmungsabschnitt 153 und einen Ausführintervalleinstellabschnitt 154.
Der Spurwechselanfrageerfassungsabschnitt 151 erfasst eine Anfrage zum Spurwechsel, die durch einen Fahrer, der das HMI 7 betätigt, eingegeben wird. Zudem erfasst der Spurwechselanfrageerfassungsabschnitt 151 auf Basis eines Fahrspurplans, der im Inneren des autonomen Fahrsystems ausgearbeitet wird, eine Anfrage zum Spurwechsel. Wenn die Anfrage zum Spurwechsel erfasst wird, gibt der Spurwechselanfrageerfassungsabschnitt 151 ein Signal zu dem Fahrspurbestimmungsabschnitt 153 aus, das anzeigt, dass eine Anfrage zum Spurwechsel vorliegt.
Der Nachbarspur-Zwischenfahrzeugabstand-Berechnungsabschnitt 152 erfasst Erkennungsinformationen über Umgebungsobjekte, die zu dem Spurauswahlabschnitt 150 von dem Umgebungsobjekterkennungsabschnitt 120 eingegeben werden. Die Erkennungsinformationen über Umgebungsobjekte enthalten Positionen und Geschwindigkeiten von anderen Fahrzeugen, die auf der Nachbarspur fahren. Der Nachbarspur-Zwischenfahrzeugabstands-Berechnungsabschnitt 152 berechnet auf Basis von Positionen und Geschwindigkeiten anderen Fahrzeuge, die auf der Nachbarspur fahren, einen Zwischenfahrzeugabstand zwischen jedem Fahrzeug, das auf der Nachbarspur fährt und dem vorne fahrenden Fahrzeug. Der Zwischenfahrzeugabstand auf der Nachbarspur ist einer der Parameter, die eine Freiraumsituation auf der Nachbarspur anzeigen.
In dem in 3 dargestellten Beispiel werden jeweils der Zwischenfahrzeugabstand zwischen dem Fahrzeug 211 und dem Fahrzeug 212, der Zwischenfahrzeugabschnitt zwischen dem Fahrzeug 212 und dem Fahrzeug 213 und der Zwischenfahrzeugabstand zwischen dem Fahrzeug 213 und dem Fahrzeug 214 berechnet. Wenn die Fahrgeschwindigkeit der anderen Fahrzeuge, die auf der Nachbarspur fahren, niedriger als die Fahrgeschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs wird, kann jedoch nur ein Zwischenfahrzeugabstand zu den anderen Fahrzeuge, das vor dem eigenen Fahrzeug fährt berechnet werden (in dem in 3 gezeigten Beispiel der Zwischenfahrzeugabstand zwischen dem Fahrzeug 211 und dem Fahrzeug 212). Wenn die Fahrgeschwindigkeit der anderen Fahrzeuge, die auf der Nachbarspur fahren, höher als die Fahrgeschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs ist, kann nur der Zwischenfahrzeugabstand der anderen Fahrzeuge, die hinter dem eigenen Fahrzeug fahren berechnet werden (in dem in 3 gezeigten Beispiel der Zwischenfahrzeugabstand zwischen dem Fahrzeug 213 und dem Fahrzeug 214). Der Nachbarspurfahrzeugdichteberechnungsabschnitt 131 aktualisiert Berechnungswerte der Zwischenfahrzeugabstände der jeweiligen Fahrzeuge, die auf der Nachbarspur fahren, zu Zeitspannen, die im Voraus eingestellt werden.
Wenn der Fahrspurbestimmungsabschnitt 153 durch den Spurwechselanfrageerfassungsabschnitt 151 erkannt hat, dass eine Anfrage zum Spurwechsel vorliegt bzw. anwesend ist, vergleicht der Fahrspurbestimmungsabschnitt 153 die Zwischenfahrzeugabstände der jeweiligen Fahrzeuge, die in dem Nachbarspur-Zwischenfahrzeugabstandberechnungsabschnitt 152 berechnet werden, mit dem Grenzwertabstand. Der Grenzwertabstand ist ein Zwischenfahrzeugabstand, in welchen sich das eigene Fahrzeug sicher bewegen kann, und ist eine Auswahlreferenz zum Bestimmen, ob die Nachbarspur als die eigene Fahrzeugfahrspur ausgewählt werden soll. Der Grenzwertabstand kann als ein Festwert eingestellt werden oder kann durch eine Funktion ausgedrückt werden, in welcher eine Relativgeschwindigkeit der anderen Fahrzeuge, die auf der Nachbarspur fahren, zu dem eigenen Fahrzeug eine Variable ist. Wenn der Zwischenfahrzeugabstand auf der Nachbarspur größer als der Grenzwertabstand ist, wählt der Fahrspurbestimmungsabschnitt 153 aus, dass die eigene Fahrzeugfahrspur auf die Nachbarspur zu wechseln ist, und wenn der Zwischenfahrzeugabstand auf der Nachbarspur der Grenzwertabstand oder weniger ist, wählt der Fahrspurbestimmungsabschnitt 153 aus, dass die aktuelle eigene Fahrzeugfahrspur beibehalten werden soll.
Der Ausführintervalleinstellabschnitt 154 stellt ein Ausführintervall des Spurauswahlbestimmungsprozesses ein, welcher durch den Spurauswahlabschnitt 150 durchgeführt wird. Das Ausführintervall des Spurauswahlbestimmungsprozesses kann durch eine Zeitspanne eingestellt werden oder kann durch einen Fahrabstand eingestellt werden. Für das Ausführintervall, welches durch den Ausführintervalleinstellabschnitt 154 eingestellt wird, wird kein Wert eingestellt, der allen der autonom fahrenden Fahrzeuge gemein ist, sondern das Ausführintervall wird untern den autonom fahrenden Fahrzeugen variiert. Genauer wird ein Einstellen des Ausführintervalls für jedes der Fahrzeuge durchgeführt, indem Verfahren verwendet werden, die ähnlich den Einstellverfahren (dem ersten bis neunten Verfahren) des Ausführintervalls sind, die in der ersten Ausführungsform erklärt wurden.
13 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess des Spurauswahlbestimmungsprozesses durch den Spurauswahlabschnitt 150 darstellt. Zuerst erfasst der Spurauswahlabschnitt 130 in Schritt S11 die Umgebungsobjektinformationen und die Fahrinformationen von dem Umgebungsobjekterkennungsabschnitt 120 und dem Fahrstraßenerkennungsabschnitt 110. In Schritt S12 bestimmt der Spurauswahlabschnitt 150, ob eine Anfrage zum Spurwechsel vorliegt. Wenn keine Anfrage zum Spurwechsel vorliegt, wählt der Spurauswahlabschnitt 150 in Schritt S16 aus, dass die aktuelle eigene Fahrzeugfahrspur beibehalten wird.
Wenn die Anfrage zum Spurwechsel vorliegt, führt der Spurauswahlabschnitt 150 einen Prozess in Schritt S13 durch. In Schritt S13 berechnet der Spurauswahlabschnitt 150 den Zwischenfahrzeugabstand auf der Nachbarspur auf Basis der Umgebungsobjektinformation und der Fahrstraßeninformation, welche in Schritt S11 erfasst werden. Es sei angemerkt, dass der Zwischenfahrzeugabstand auf der Nachbarspur, welcher hier genannt wird, der Zwischenfahrzeugabstand zwischen dem Fahrzeug und dem Fahrzeug ist, in welchen sich das eigene Fahrzeug zu dem Zeitpunkt eines Spurwechsels auf die Nachbarspur bewegt.
In Schritt S14 vergleicht der Spurauswahlabschnitt 150 den Zwischenfahrzeugabstand auf der Nachbarspur, der in Schritt S13 berechnet wird, und den Grenzwertabstand und bestimmt, ob der Zwischenfahrzeugabstand auf der Nachbarspur länger als der Grenzwertabstand ist. Wenn der Zwischenfahrzeugabstand auf der Nachbarspur der Grenzwertabstand oder weniger ist, wählt der Spurauswahlabschnitt 150 in Schritt S16 aus, dass die aktuelle eigene Fahrzeugfahrspur beibehalten wird. Wenn der Zwischenfahrzeugabstand auf der Nachbarspur größer als der Grenzwertabstand ist, wählt der Spurauswahlabschnitt 150 in Schritt S15 aus, dass die eigene Fahrzeugfahrspur gewechselt werden soll.
Der Spurauswahlabschnitt 150 führt wiederholt den in dem Ablaufdiagramm dargestellten Spurauswahlabschnittsprozess zu Ausführintervallen aus, welche für jeden der Fahrzeuge eingestellt werden.
Anschließend wird ein bestimmter Vorgang bzw. Betrieb der autonom fahrenden Fahrzeuge durch das autonome Fahrsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit einem Vergleichsbeispiel beschrieben werden. Das Vergleichsbeispiel zeigt Vorgänge der autonom fahrenden Fahrzeuge durch das autonome Fahrsystem, bei dem die vorliegende Erfindung nicht verwendet wird, und ist in 6 wie in dem Vergleichsbeispiel der ersten Ausführungsform dargestellt. Die Vorgänge der autonom fahrenden Fahrzeuge durch das autonome Fahrsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden in 7 ähnlich zu den Vorgängen der autonom fahrenden Fahrzeuge gemäß der ersten Ausführungsform dargestellt.
In 6A und 7A wird angenommen, dass Anfragen zum Spurwechsel in beiden der autonom fahrenden Fahrzeugen 1A und 1B erfasst werden. Da die Nachbarspur L1 jedoch keinen Freiraum aufweist, behalten die autonom fahrenden Fahrzeuge 1A und 1B die aktuelle Spur L2.
Wie in 6B und 7B gezeigt ist, wird angenommen, dass das Fahrzeug 212, welches auf der Spur L1 fährt, sich zu der Spur L0 bewegt, wodurch ein größerer Zwischenfahrzeugabstand als der Grenzwertdistanz zwischen dem Fahrzeug 211 und dem Fahrzeug 213 auf der Spur L1 erzeugt wird.
Der Zwischenfahrzeugabstand auf der Nachbarspur L1 wird größer als der Grenzwertabstand und hierdurch wird der Spurwechsel auf die Spur L1 in jedem der autonomen Fahrsysteme gemäß des Vergleichsbeispiels und der vorliegenden Ausführungsform ausgewählt. Zu diesem Zeitpunkt bewegen sich die zwei autonom fahrenden Fahrzeuge 1A und 1B gleichzeitig zu der Spur L1, wie in 6C und 7C dargestellt ist, wenn die Zeitpunkte des Spurauswahlbestimmungsprozesses miteinander zwischen den autonom fahrenden Fahrzeugen 1A und 1B übereinstimmen.
Als Ergebnis, dass die zwei autonom fahrenden Fahrzeuge 1A und 1B gleichzeitig einen Spurwechsel durchführen, wird ein großer Zwischenfahrzeugabstand zwischen dem Fahrzeug 201 und dem Fahrzeug 202 auf der linken Spur L2 erzeugt. In diesem Fall stimmen in dem Vergleichsbeispiel Zeitpunkte für den Spurauswahlbestimmungsprozess wieder zwischen den autonom fahrenden Fahrzeugen 1A und 1B überein, so dass wie in 6D dargestellt ist, sich die zwei autonom fahrenden Fahrzeuge 1A und 1B zu der linken Spur L2 wieder gleichzeitig in einer solchen Weise bewegen, dass sie in einen Raum zwischen dem Fahrzeug 201 und dem Fahrzeug 202 gelangen. In dem Vergleichsbeispiel wiederholen danach die zwei autonom fahrenden Fahrzeuge 1A und 1B gleichzeitig ein Bewegen zu der Mittelspur L1 von der linken Spur L2 und unmittelbar hiernach ein Bewegen zu der linken Spur L2 von der Mittelspur L1. D. h., in dem Vergleichsbeispiel tritt ein Nachjagen eines Spurwechsels auf.
In dem Fall des autonomen Fahrsystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform gibt es hier den Unterschied zwischen den autonom fahrenden Fahrzeugen 1A und 1B in dem Ausführintervall des Spurauswahlbestimmungsprozesses, so dass, selbst wenn Zeitpunkte zum Bestimmen einmal miteinander übereinstimmen, die Zeitpunkte für die anschließende Bestimmung nicht miteinander übereinstimmen. Wie in 7D dargestellt ist, bewegt sich demzufolge das autonom fahrende Fahrzeug 1B, in dem das Ausführintervall des Spurauswahlbestimmungsprozesses kurz ist, zuerst zu der linken Spur L2 in einer solchen Weise, dass es in den Raum zwischen dem Fahrzeug 201 und dem Fahrzeug 202 gelangt. Als Ergebnis des Spurwechsels des autonom fahrenden Fahrzeugs 1B wird der Zwischenfahrzeugabstand auf der linken Spur L2 kurz bzw. klein. Im Ergebnis wählt das autonom fahrende Fahrzeug 1A nicht aus, dass es sich zu der linken Spur L2 bewegt, sondern wählt ein Beibehalten der Mittelspur L1 aus. Dadurch fahren das autonom fahrende Fahrzeug 1A und das autonom fahrende Fahrzeug 1B auf den unterschiedlichen Spuren und ein Ungleichgewicht der Fahrzeugdichte zwischen den Spuren wird reduziert. Da verhindert wird, dass eine Mehrzahl von Fahrzeugen gleichzeitig einen Spurwechsel auf die Nachbarspur durchführt, wird ein Auftreten eines Nachjagens des Spurwechsels vermieden und ein geschmeidiger Verkehrsfluss kann realisiert werden.
Vierte Ausführungsform
Ein autonomes Fahrsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Verkehrssystem, das durch eine Mehrzahl von autonom fahrenden Fahrzeugen gebildet ist, welche die gleiche Funktion aufweisen, beispielsweise die in 1 dargestellten autonom fahrenden Fahrzeuge 1, wie in dem autonomen Fahrsystem gemäß der ersten Ausführungsform. 14 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration des Steuersystems für ein autonom fahrendes Fahrzeug gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. In 14 werden Funktionen unter Funktionen für autonomes Fahren, welche die Steuervorrichtung 100 aufweist, welche den Spurwechsel eines eigenen Fahrzeugs betreffen, genauer in Blöcken dargestellt. Es sei angemerkt, dass in 14 für Funktionen, die mit den Funktionen der Steuervorrichtung 100 gemäß der dritten Ausführungsform gemein sind, gleiche Bezugszeichen den Blöcken zugewiesen sind.
Der Spurauswahlabschnitt 150 der Steuervorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform führt den Spurauswahlbestimmungsprozess nicht periodisch durch, sondern führt den Spurauswahlbestimmungsprozess auf eine Anfrage für einen Spurwechsel durch, der als eine Ausführbedingung erfasst wird. Der Spurauswahlbestimmungsprozess wird zudem nicht unmittelbar ausgeführt, nachdem eine Anfrage für einen Spurwechsel erfasst wird, sondern es ist eine Verzögerungszeitspanne in einer Zeitspanne ausgebildet, bis der Spurauswahlbestimmungsprozess durchgeführt wird, nachdem die Anfrage für den Spurwechsel erfasst wird.
Der Spurauswahlabschnitt 150 der Steuervorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält einen Verzögerungszeitspanneneinstellabschnitt 155 anstelle des Ausführintervalleinstellabschnitts 154 (siehe 12), der in dem Spurauswahlabschnitt 150 gemäß der dritten Ausführungsform enthalten ist. Der Verzögerungszeitspanneneinstellabschnitt 155 stellt eine Verzögerungszeitspanne auf eine Zeitspanne bis zu einem Ausführen des Spurauswahlbestimmungsprozesses ein, nachdem eine Anfrage zum Spurwechsel erfasst wird. Für die Verzögerungszeitspanne, die in dem Verzögerungszeitspanneneinstellabschnitt 155 eingestellt ist, wird jedoch kein gemeinsamer Wert bei allen autonom fahrenden Fahrzeugen eingestellt, sondern die Verzögerungszeitspanne wird unter den autonom fahrenden Fahrzeugen variiert. Genauer wird für jedes der Fahrzeuge ein Einstellen der Verzögerungszeitspanne durchgeführt, indem Verfahren verwendet werden, welche den in der ersten Ausführungsform beschriebenen Einstellverfahren (den ersten bis neunten Verfahren) der Ausführintervalle ähnlich sind.
15 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess des Spurauswahlbestimmungsprozesses durch den Spurauswahlabschnitt 150 darstellt. In Schritt S21 bestimmt der Spurauswahlbestimmungsabschnitt 150, ob eine Anfrage für einen Spurwechsel vorliegt. Wenn die Anfrage für einen Spurwechsel nicht vorliegt, wählt der Spurauswahlabschnitt 150 in Schritt S27 aus, dass die aktuelle eigene Fahrzeugfahrspur beibehalten wird.
Wenn die Anfrage für einen Spurwechsel erfasst wird, beginnt der Spurauswahlabschnitt 150 ein Messen einer Zeitspanne. In Schritt S22 wird bestimmt, ob eine verstrichene Zeitspanne, nachdem die Anfrage für einen Spurwechsel erfasst wird, eine Verzögerungszeitspanne T2 erreicht. Die Verzögerungszeitspanne T2 ist eine Zeitspanne, welche für jedes der Fahrzeuge eingestellt wird und die eingestellten Werte variieren untern den Fahrzeugen. Bis die Verzögerungszeitspanne T2 verstreicht, wird ausgewählt, dass die aktuelle eigene Fahrzeugfahrspur beibehalten wird.
Nach dem Verstreichen der Verzögerungszeitspanne T2 führt der Spurauswahlabschnitt 150 einen Spurauswahlbestimmungsprozess durch, der durch einen Prozess bzw. Verarbeiten von Schritt S23 bis Schritt S26 konfiguriert ist. In dem Schritt S23 erfasst der Spurauswahlabschnitt 150 jeweils die Umgebungsobjektinformationen und die Fahrstraßeninformationen von dem Umgebungsobjekterkennungsabschnitt 120 und dem Fahrstraßenerkennungsabschnitt 110. In Schritt S24 berechnet der Spurauswahlabschnitt 150 einen Zwischenfahrzeugabstand auf der Nachbarspur, genauer einen Zwischenfahrzeugabstand zwischen einem Fahrzeug und einem Fahrzeug, in welchen das eigene Fahrzeug sich wahrscheinlich bewegen wird, wenn ein Spurwechsel durchgeführt wird, auf Basis der Umgebungsobjektinformationen und der Fahrstraßeninformationen, welche in Schritt S23 erfasst werden.
In Schritt S25 vergleicht der Spurauswahlabschnitt 150 den Zwischenfahrzeugabstand auf der Nachbarspur, welcher in Schritt S24 berechnet wird, mit dem Grenzwertabstand und bestimmt, ob der Zwischenfahrzeugabstand auf der Nachbarspur länger als der Grenzwertabstand ist. Wenn der Zwischenfahrzeugabstand auf der Nachbarspur der Grenzwertabstand oder weniger ist, wählt der Spurauswahlabschnitt 150 in Schritt S27 aus, dass die aktuelle eigene Fahrzeugfahrspur beibehalten wird bzw. werden soll. Wenn der Zwischenfahrzeugabstand auf der Nachbarspur länger als der Grenzwertabstand ist, wählt der Spurauswahlabschnitt 150 in Schritt S26 aus, dass die eigene Fahrzeugfahrspur auf die Nachbarspur gewechselt werden soll.
Die 16 und 17 sind Diagramm zum Erklären einer Bestimmung einer Spurauswahl durch das Steuersystem für ein autonom fahrendes Fahrzeug gemäß der vorliegenden Ausführungsform. In dem Spurauswahlabschnitt 150 wird ein Erfassen einer Anfrage zum Spurwechsel wiederholt zu kurzen Ausführungsintervallen durchgeführt. Wenn die Anfrage für einen Spurwechsel zu einem bestimmten Zeitpunkt erfasst wird, wird ein Messen einer verstrichenen Zeitspanne von einem Zeitpunkt des Erfassens aus in dem Spurauswahlabschnitt 150 gestartet. Zu einem Zeitpunkt, wenn die verstrichene Zeitspanne, nachdem die Anfrage für einen Spurwechsel erfasst wird, die Verzögerungszeitspanne T2 erreicht, wird der Spurauswahlbestimmungsprozess durchgeführt.
In dem Spurauswahlbestimmungsprozess wird eine Spurauswahl auf Basis eines Zwischenfahrzeugabstands auf der Nachbarspur zu einem Zeitpunkt getroffen, wenn die Verzögerungszeitspanne T2 verstreicht. Wenn der Zwischenfahrzeugabstand auf der Nachbarspur zu dem Zeitpunkt (der Zeitpunkt von t = T2), wenn die Verzögerungszeitspanne T2 verstreicht, länger als der Grenzwertabstand ist, wie in 16 dargestellt ist, wird ausgewählt, dass die eigene Fahrzeugfahrspur auf die Nachbarspur gewechselt wird. Wenn der Zwischenfahrzeugabstand auf der Nachbarspur zu dem Zeitpunkt jedoch (der Zeitpunkt von t = T2), wenn die Verzögerungszeitspanne T2 verstreicht, kürzer als der Grenzwertabstand ist, wie in 17 dargestellt ist, wird ausgewählt, dass die aktuell eigene Fahrzeugfahrspur beibehalten wird.
Es wird angenommen, dass in einer Situation, in welcher eine Mehrzahl von autonom fahrenden Fahrzeugen auf der gleichen Spur fahren, Anfragen für einen Spurwechsel in den jeweiligen Fahrzeugen gleichzeitig erfasst werden. Wenn der Spurauswahlbestimmungsprozess unmittelbar ausgeführt wird, nachdem die Anfragen für einen Spurwechsel erfasst werden, kann es passieren, dass die jeweiligen Fahrzeuge einen Spurwechsel auf die Nachbarspur gleichzeitig durchführen. In dem autonomen Fahrsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird jedoch die Verzögerungszeitspanne für jedes der Fahrzeuge eingestellt. Zeitspannen bis der Spurauswahlbestimmungsprozess durchgeführt wird, variieren in den jeweiligen Fahrzeugen, wodurch verhindert werden kann, dass eine Mehrzahl von Fahrzeugen einen Spurwechsel auf die Nachbarspur gleichzeitig durchführen.
In einer Situation, in welcher der Zwischenfahrzeugabstand auf der Nachbarspur sich mit der Zeit verändert, verändert sich zudem ein Längenverhältnis des Zwischenfahrzeugabstands auf der Nachbarspur und dem Grenzwertabstand zu dem Zeitpunkt des Verstreichens der Verzögerungszeitspanne in Abhängigkeit mit einer Länge der Verzögerungszeitspanne, welche eingestellt ist. Demzufolge kann es passieren, dass ein Spurwechsel in einem bestimmten Fahrzeug erfolgt, wohingegen in einem anderen Fahrzeug kein Spurwechsel erfolgt. Demzufolge kann effektiv verhindert werden, dass eine Mehrzahl von Fahrzeugen einen Spurwechsel auf eine Nachbarspur gleichzeitig durchführt.
Es sei angemerkt, dass der Spurauswahlbestimmungsprozess wieder zu einem Zeitpunkt (einem Zeitpunkt t = 2·T2), an dem die Verzögerungszeitspanne T2 weiter von diesem Zeitpunkt verstreicht, ausgeführt werden kann, wenn eine Anfrage für einen Spurwechsel zu dem Zeitpunkt erfolgt (zu dem Zeitpunkt t = T2), wenn die Verzögerungszeitspanne T2 in dem Beispiel, das in 17 dargestellt ist, verstreicht. Wenn der Zwischenfahrzeugabstand auf der Nachbarspur der Grenzwertabstand oder weniger zu dem Zeitpunkt wird, wenn die Verzögerungszeitspanne T2 verstreicht (der Zeitpunkt t = T2) kann die Anfrage für einen Spurwechsel abgelehnt werden. Wenn der Zwischenfahrzeugabstand auf der Nachbarspur der Grenzwertabstand oder weniger in einer Zeitspanne (t = eine Zeitspanne von 0 bis T2) wird, bis die Verzögerungszeitspanne T2 verstreicht, kann die Anfrage für einen Spurwechsel zu diesem Zeitpunkt zudem abgelehnt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012025328 A1 [0002]

Claims

Autonomes Fahrsystem, eine Mehrzahl von autonom fahrenden Fahrzeugen (1A, 1B) aufweisend, wobei jedes aus der Mehrzahl der autonom fahrenden Fahrzeuge (1A, 1B), aufweist: einen Informationserfassungsabschnitt (120), der derart konfiguriert ist, dass er eine Information erfasst, die eine Freiraumsituation auf einer benachbarten Spur betrifft, die einer Spur benachbart ist, auf der ein eigenes Fahrzeug fährt, wenn das eigene Fahrzeug auf einer Straße fährt, die eine Mehrzahl von Spuren aufweist; einen Spurauswahlabschnitt (130), der derart konfiguriert ist, dass er zu vordefinierten Ausführintervallen einen Spurauswahlbestimmungsprozess durchführt, um in Abhängigkeit mit der Freiraumsituation auf der benachbarten Spur zu bestimmen, ob die benachbarte Spur als eine Fahrspur für das eigene Fahrzeug ausgewählt werden soll; und einen Steuerabschnitt (140), der derart konfiguriert ist, dass er einen Spurwechsel auf die benachbarte Spur autonom durchführt, oder einem Fahrer den Spurwechsel auf die benachbarte Spur vorschlägt, wenn der Spurauswahlabschnitt (130) die benachbarte Spur als die Fahrspur für das eigene Fahrzeug auswählt, wobei ein Ausführintervall des Spurauswahlbestimmungsprozesses unter der Mehrzahl der autonom fahrenden Fahrzeuge (1A, 1B) variiert wird.
Autonomes Fahrsystem nach Anspruch 1, wobei ein Ausführintervall des Spurauswahlbestimmungsprozesses in jedem der autonom fahrenden Fahrzeuge festgelegt ist.
Autonomes Fahrsystem nach Anspruch 1, wobei ein Wert eines Ausführintervalls des Spurauswahlbestimmungsprozesses jedes Mal verändert wird, wenn der Spurauswahlbestimmungsprozess ausgeführt wird.
Autonomes Fahrsystem, eine Mehrzahl von autonom fahrenden Fahrzeugen (1A, 1B) aufweisend, wobei jedes der Mehrzahl von autonom fahrenden Fahrzeugen (1A, 1B) aufweist: einen Informationserfassungsabschnitt (120), der derart konfiguriert ist, dass er Informationen erfasst, die eine Freiraumsituation auf einer benachbarten Spur betreffen, die zu einer Spur benachbart ist, auf der ein eigenes Fahrzeug fährt, wenn das eigene Fahrzeug auf einer Straße fährt, die eine Mehrzahl von Spuren aufweist; einen Spurauswahlabschnitt (130), der derart konfiguriert ist, dass er einen Spurauswahlbestimmungsprozess durchführt, um in Abhängigkeit mit der Freiraumsituation auf der benachbarten Spur zu bestimmen, ob die benachbarte Spur als eine Fahrspur für das eigene Fahrzeug ausgewählt werden soll; und einen Steuerabschnitt (140), der derart konfiguriert ist, dass er einen Spurwechsel auf die benachbarte Spur autonom ausführt, oder einem Fahrer einen Spurwechsel auf die benachbarte Spur vorschlägt, wenn von dem Spurauswahlabschnitt ein Spurwechselbefehl ausgegeben wird, wobei der Spurauswahlabschnitt (130) derart konfiguriert ist, dass er den Spurwechselbefehl zu dem Steuerabschnitt (140) nach einem Abwarten eines Verstreichens einer vordefinierten Verzögerungszeitspanne ausgibt, wenn der Spurauswahlabschnitt (140) die benachbarte Spur als die Fahrspur für das eigene Fahrzeug auswählt, und die Verzögerungszeitspanne unter der Mehrzahl von autonom fahrenden Fahrzeugen (1A, 1B) variiert wird.
Autonomes Fahrsystem nach Anspruch 4, wobei der Spurauswahlabschnitt (130) derart konfiguriert ist, dass er den Spurauswahlbestimmungsprozess wiederholt zu vordefinierten Ausführintervallen durchführt, die kürzer als die Verzögerungszeitspanne sind, und das Ausgeben des Spurwechselbefehls zu dem Steuerabschnitt abbricht, wenn ein aktuellstes Bestimmungsergebnis des Spurauswahlbestimmungsprozesses zu einem Zeitpunkt, wenn die Verzögerungszeitspanne verstreicht, negativ ist.
Autonomes Fahrsystem eine Mehrzahl von autonom fahrenden Fahrzeugen (1A, 1B) aufweisend, wobei jedes aus der Mehrzahl von autonom fahrenden Fahrzeugen (1A, 1B) aufweist: einen Informationserfassungsabschnitt (120), der derart konfiguriert ist, dass er eine Information erfasst, die eine Freiraumsituation auf einer benachbarten Spur betrifft, die benachbart zu einer Spur ist, auf der ein eigenes Fahrzeug fährt, wenn das eigene Fahrzeug auf einer Straße fährt, die eine Mehrzahl von Spuren aufweist; einen Spurauswahlabschnitt (150), der derart konfiguriert ist, dass er einen Spurauswahlbestimmungsprozess durchführt, um in Abhängigkeit mit der Freiraumsituation auf der benachbarten Spur zu bestimmen, ob die benachbarte Spur als eine Fahrspur für das eigene Fahrzeug ausgewählt werden soll, wenn der Spurauswahlabschnitt (150) eine Anfrage zum Spurwechsel erfasst; und einen Steuerabschnitt (140), der derart konfiguriert ist, dass ein einen Spurwechsel auf die benachbarte Spur autonom durchführt, oder einem Fahrer einen Spurwechsel auf die benachbarte Spur vorschlägt, wenn der Spurauswahlabschnitt die benachbarte Spur als die Fahrspur für das eigene Fahrzeug auswählt, wobei der Spurauswahlabschnitt (150) derart konfiguriert ist, dass er den Spurauswahlbestimmungsprozess nach einem Abwarten eines Verstreichens einer vordefinierten Verzögerungszeitspanne durchführt, wenn der Spurauswahlabschnitt (150) die Anfrage für einen Spurwechsel erfasst, und die Verzögerungszeitspanne unter der Mehrzahl von autonom fahrenden Fahrzeugen (1A, 1B) variiert wird.