JP2012254741A

JP2012254741A - 走行計画評価装置及び走行計画評価方法

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Publication number: JP2012254741A
Application number: JP2011129498A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Sakai; 克弘坂井; Kentaro Ichikawa; 健太郎市川; Masahiro Harada; 将弘原田; Hiromitsu Urano; 博充浦野; Toshiki Kanemichi; 敏樹金道
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2012-12-27

Abstract

【課題】自車の乗員に与える違和感を低減することが可能な走行計画評価装置及び走行計画評価方法を提供する。
【解決手段】走行計画評価装置１０ａの進路評価部１６は、各時刻における自車の方向と速さとを規定する走行計画の候補に対し、走行計画の各時刻後の所定時間を一定の速さで走行すると仮定した場合に、所定時間における自車にかかる最大加速度が摩擦円内にあるか否かを基準として走行計画の候補を評価する。走行計画の各時刻から所定時間を一定の速さで走行すると仮定した場合に所定時間内の最大加速度が摩擦円内にあるかを基準として走行計画の候補が評価されるため、カーブにおいて各時刻での加速度が摩擦円の境界にある走行計画の候補よりも、所定時間前から減速し、所定時間後に加速する走行計画の候補が高く評価されることが可能である。このため、自車の乗員に与える違和感を低減することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、走行計画評価装置及び走行計画評価方法に関し、特に各時刻における自車の走行する方向と速さとを規定する走行計画の候補を評価する走行計画評価装置及び走行計画評価方法に関する。

車両を自動的に走行させるシステムにおいて、各時刻における自車の走行する方向と速さとを規定する走行計画の候補を作成し、作成した走行計画の候補を評価するシステムが提案されている。例えば、特許文献１では、演算処理装置において、路面μ取得装置によって取得された路面の摩擦係数から許容合成加速度を算出し、許容合成加速度、地図データベースから得られる所定地点毎の曲率情報、及び現在車速により、自車に与えてよい前後方向加速度と、この前後方向加速度により減速された後の推定車速とを車速が０となるまで所定地点毎に順次求める装置が開示されている。この装置では、この際得られる各地点毎の横加速度のうち最大値が所定のしきい値を超える場合に、警報装置から警報を発し、減速装置により車両の減速制御を行う。

特開平１０−２８７１４８号公報

ところで、上記技術では、例えば、カーブの曲率が最大の地点を目指して自車両を減速させることがあり、その際に自車両の乗員及び他車両等の乗員に違和感を与える点で改善の余地がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、自車の乗員に与える違和感を低減することが可能な走行計画評価装置及び走行計画評価方法を提供することを目的とする。

本発明は、各時刻における自車の走行する方向と速さとを規定する走行計画の候補に対し、走行計画の各時刻の前及び後の少なくともいずれかから所定時間を一定の速さで走行すると仮定した場合において、所定時間における自車にかかる最大加速度が、自車のタイヤのグリップ力の最大値を規定する摩擦円内にあるか否かを基準として走行計画の候補を評価する走行計画候補評価ユニットを備えた走行計画評価装置である。

この構成によれば、走行計画候補評価ユニットは、各時刻における自車の走行する方向と速さとを規定する走行計画の候補に対し、走行計画の各時刻の前及び後の少なくともいずれかから所定時間を一定の速さで走行すると仮定した場合において、所定時間における自車にかかる最大加速度が、自車のタイヤのグリップ力の最大値を規定する摩擦円内にあるか否かを基準として走行計画の候補を評価する。走行計画の各時刻から所定時間を一定の速さで走行すると仮定した場合に所定時間における最大加速度が摩擦円内にあるか否かを基準として走行計画の候補が評価されるため、例えば、カーブにおいて、各時刻での加速度が摩擦円の境界にあるような走行計画の候補よりも、所定時間前から減速し、所定時間後に加速する走行計画の候補が高く評価されることが可能である。このため、自車の乗員に与える違和感を低減することができる。

この場合、走行計画候補評価ユニットは、走行計画の候補における自車の走行する方向の変動の頻度が所定頻度以上のときは、自車の走行する方向の変動の頻度が所定頻度未満のときよりも所定時間をより長く設定して走行計画の候補を評価することが好適である。

この構成によれば、走行計画候補評価ユニットは、走行計画の候補における自車の走行する方向の変動の頻度が所定頻度以上のときは、自車の走行する方向の変動の頻度が所定頻度未満のときよりも所定時間をより長く設定して走行計画の候補を評価する。このため、カーブが連続する道路を走行する場合のように、自車の走行する方向の変動の頻度が多いときに、不自然な加減速が連続するカーブとカーブとの間で短い時間に連続して行なわれる走行計画の候補よりも、連続するカーブとカーブとの間を定速で走行する走行計画の候補が高く評価されることが可能である。このため、自車の乗員に与える違和感を低減することができる。

また、走行計画候補評価ユニットは、自車のドライバーの運転操作による走行の記録に応じて、所定時間の長さを設定して走行計画の候補を評価することが好適である。

この構成によれば、走行計画候補評価ユニットは、自車のドライバーの運転操作による走行の記録に応じて、所定時間の長さを設定して走行計画の候補を評価する。このため、自車のドライバーの嗜好に合った走行計画の候補が高く評価されることが可能である。このため、自車のドライバーに与える違和感を低減することができる。

また、走行計画候補評価ユニットは、走行計画の候補における自車が加速する時間と減速する時間との間に一定の速さで走行する時間があるか否かを基準として走行計画の候補を評価することが好適である。

この構成によれば、走行計画候補評価ユニットは、走行計画の候補における自車が加速する時間と減速する時間との間に一定の速さで走行する時間があるか否かを基準として走行計画の候補を評価する。このため、加速後にただちに減速が行われ、減速後にただちに加速が行なわれる走行計画の候補よりも、自車が加速する時間と減速する時間との間に一定の速さで走行する時間がある走行計画の候補が高く評価されることが可能である。このため、自車の乗員に与える違和感を低減することができる。

また、本発明は、各時刻における自車の走行する方向と速さとを規定する走行計画の候補に対し、走行計画の各時刻の前及び後の少なくともいずれかから所定時間を一定の速さで走行すると仮定した場合において、所定時間における自車にかかる最大加速度が、自車のタイヤのグリップ力の最大値を規定する摩擦円内にあるか否かを基準として走行計画の候補を評価する走行計画評価方法である。

この場合、走行計画の候補における自車の走行する方向の変動の頻度が所定頻度以上のときは、自車の走行する方向の変動の頻度が所定頻度未満のときよりも所定時間をより長く設定して走行計画の候補を評価することが好適である。

また、自車のドライバーの運転操作による走行の記録に応じて、所定時間の長さを設定して走行計画の候補を評価することが好適である。

また、走行計画の候補における自車が加速する時間と減速する時間との間に一定の速さで走行する時間があるか否かを基準として走行計画の候補を評価することが好適である。

本発明の走行計画評価装置及び走行計画評価方法によれば、自車の乗員に与える違和感を低減することが可能となる。

第１実施形態に係る走行計画評価装置の構成を示すブロック図である。第１実施形態に係る走行計画評価装置の動作を示すフローチャートである。従来の走行計画評価装置が高く評価する走行計画を示す平面図である。第１実施形態に係る走行計画評価装置が高く評価する走行計画を示す平面図である。第１実施形態に係る走行計画評価装置を搭載した自車が交差点を右折する状況を示す平面図である。第２実施形態に係る走行計画評価装置の構成を示すブロック図である。カーブが連続する区間で第１実施形態に係る走行計画評価装置が高く評価する走行計画を示す平面図である。カーブが連続する区間で第２実施形態に係る走行計画評価装置が高く評価する走行計画を示す平面図である。第３実施形態に係る走行計画評価装置の構成を示すブロック図である。第４実施形態に係る走行計画評価装置が高く評価する走行計画を示す平面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る走行計画評価装置及び走行計画評価方法について説明する。図１に示すように、本発明の第１実施形態の走行計画評価装置１０ａは、走行情報取得部１２、進路候補生成部１４及び進路評価部１６を備えている。本実施形態の走行計画評価装置１０ａは車両に搭載される。走行計画評価装置１０ａは、車両のドライバーの操作によらない自動運転や、ドライバーの運転操作を誘導する場合に、各時刻における自車の走行する方向と速さとを規定する走行計画を生成する。

走行情報取得部１２は、自車両の位置、方向、速度（速さ）、加速度、操舵角等の自車両の走行状態を取得する。走行情報取得部１２は、自車両の位置及び方向を取得するために、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）を有する。走行情報取得部１２は、自車両の速さ及び加速度を取得するために、例えば、自車両の車軸の単位時間当りの回転数を検出する車速センサを有する。走行情報取得部１２は、自車両の操舵角を取得するために、例えば、操舵輪の舵角を検出する舵角センサを有する。走行情報取得部１２は、上記のＧＰＳと地図データベースとを利用して、自車両が走行する道路の形状、道幅、車線数、曲率及び勾配等を取得することができる。走行情報取得部１２は、時計、風量センサ、光量センサ、雨量センサ及び無線通信等により、現在の晴天、曇天、雨天及び風量等の気象状況や、朝、昼、夜等の現在の時刻、明るさに関する情報を取得することができる。走行情報取得部１２は、レーザレーダ、カメラセンサ、ソナー等により自車両周囲の他車両、歩行者等の障害物に関する情報を取得する。

進路候補生成部１４は、走行情報取得部１２により取得された情報に基づいて、各時刻の自車の走行する方向と速さとを規定する走行計画（進路）の候補を生成する。進路候補生成部１４は、生成する進路候補として、走行情報取得部１２により取得された情報に基づいて自車が取り得る進路を複数生成する。走行情報取得部１２が生成する進路は、各時刻における自車の走行する方向と速さとの組合せである二次元情報である。

進路評価部１６は、後述するように、進路候補生成部１４が生成した進路の候補それぞれについて、各進路の各時刻後に所定時間を一定の速さで走行すると仮定した場合において、所定時間における自車にかかる最大加速度が、自車のタイヤのグリップ力の最大値を規定する摩擦円内にあるか否かを基準として進路の候補を評価する。進路評価部１６は、上記の基準の他、走行情報取得部１２により取得された自車両の位置、方向、速度、加速度、操舵角等の走行状態や、自車両が走行する道路の形状、道幅、車線数、曲率及び勾配等や、現在の晴天、曇天、雨天及び風量等の気象状況や、朝、昼、夜等の現在の時刻、明るさや、自車両周囲の他車両、歩行者等の障害物を基準にして進路の候補それぞれを評価するものとできる。

以下、本実施形態の走行計画評価装置１０ａの動作について説明する。図２に示すように、走行計画評価装置１０ａの走行情報取得部１２は、各種センサにより、自車両の位置、方向、速度、加速度、操舵角等の自車両の走行状態を取得する（Ｓ１１）。進路候補生成部１４は、少なくとも、自車両の走行状態を利用して、自車両の進路の候補を複数生成する（Ｓ１２）。

進路評価部１６は、進路候補生成部１４が生成した進路の候補から、評価対象となる進路の候補を選択する（Ｓ１３）。この場合の評価の対象となる進路の候補としては、例えば、進路の候補の中から目的地に対して許容される時間内に到達可能な進路の候補が挙げられる。進路評価部１６は、評価対象となる進路の候補の各時刻における横Ｇ（左右方向加速度）及び縦Ｇ（前後方向加速度）を各時刻における自車両の方向と速さと（速度ベクトル）を微分することにより算出する（Ｓ１４）。ここでは、例えば、図３に示すようなカーブの進路の候補の各時刻Ｔ_１〜Ｔ_３における横Ｇ及び縦Ｇが算出される。

進路評価部１６は、図４に示すように、評価対象となる進路の候補の各時刻Ｔ_１１〜Ｔ_１４に対し、各時刻Ｔ_１１〜Ｔ_１４後から、例えば０．５〜１０秒といった一定時間内（以下、先読時間と呼ぶことがある）に各時刻Ｔ_１１〜Ｔ_１４における速さを保ちつつ一定の速さで走行したと仮定した場合における横Ｇ、縦Ｇの最大値を算出する（Ｓ１５）。進路評価部１６は、各時刻Ｔ_１１〜Ｔ_１４から一定時間内の横Ｇ、縦Ｇの最大値が予め定めた摩擦円内にあるか否かを基準に進路の候補を評価する（Ｓ１６）。摩擦円は、自車の左右方向及び前後方向のタイヤのグリップ力の最大値を円で規定したものである。進路評価部１６は、各時刻Ｔ_１１〜Ｔ_１４から一定時間内の横Ｇ、縦Ｇの最大値が予め定めた摩擦円内にある進路の候補に高い評価値を与え、横Ｇ、縦Ｇの最大値が摩擦円外にある進路の候補に低い評価値を与えるものとできる。なお、評価される進路の候補は、実際に各時刻Ｔ_１１〜Ｔ_１４から一定時間一定の速さで走行するものでも良いし、実際には各時刻Ｔ_１１〜Ｔ_１４から一定時間一定の速さで走行しないものでも良い。例えば、図４の例では、時刻Ｔ_１１〜Ｔ_１２の間は減速し、時刻Ｔ_１２〜Ｔ_１３の間は一定の速さで走行し、時刻Ｔ_１３から時刻Ｔ_１４以降は加速する進路である。ただし、加速する時間と減速する時間との間の時間や、減速する時間と加速する時間との間の時間に一定の速さで走行する時間があることにより、乗員により快さを与えることが可能となる。

進路評価部１６は評価対象となり得る全ての進路の候補を評価した後に（Ｓ１７）、各進路の候補を評価値に従い選択する（Ｓ１８）。上述したように、進路評価部１６は、各時刻Ｔ_１１〜Ｔ_１４から一定時間内の横Ｇ、縦Ｇの最大値が予め定めた摩擦円内にあるか否かだけではなく、自車両の位置、方向、速度、加速度、操舵角等の走行状態や、自車両が走行する道路の形状、道幅、車線数、曲率及び勾配等や、現在の晴天、曇天、雨天及び風量等の気象状況や、朝、昼、夜等の現在の時刻、明るさや、自車両周囲の他車両、歩行者等の障害物を基準として加えて、進路の候補それぞれを評価するものとできる。あるいは、進路評価部１６は、各時刻Ｔ_１１〜Ｔ_１４から一定時間内の横Ｇ、縦Ｇの最大値が予め定めた摩擦円内にある進路の候補の内で、最も短時間で目的地に到達する進路の候補を選択することができる。

本実施形態では、走行計画評価装置１０ａの進路評価部１６は、各時刻における自車の走行する方向と速さとを規定する走行計画の候補に対し、走行計画の各時刻後の所定時間を一定の速さで走行すると仮定した場合において、所定時間における自車にかかる最大加速度が、自車のタイヤのグリップ力の最大値を規定する摩擦円内にあるか否かを基準として走行計画の候補を評価する。走行計画の各時刻から所定時間を一定の速さで走行すると仮定した場合に所定時間における最大加速度が摩擦円内にあるか否かを基準として走行計画の候補が評価されるため、例えば、カーブにおいて、各時刻での加速度が摩擦円の境界にあるような走行計画の候補よりも、所定時間前から減速し、所定時間後に加速する走行計画の候補が高く評価されることが可能である。このため、自車の乗員に与える違和感を低減することができる。

すなわち、図３に示すように、従来技術では、各時刻Ｔ_１〜Ｔ_３での縦Ｇ、横Ｇが規定の摩擦円内に入る進路の内で、目的地方向に進む距離と速さとが最大となる進路が高く評価される。このような技術によれば、車両の運動性能の制約を満たした上で、目的地に最も早く到達する進路を選択することができる。しかしながら、車両に乗員が搭乗して移動する自動運転等では、車両の運動性能の制約を満たすことに加え、乗員に違和感を与えない配慮が必要である。従来技術をカーブを進行する進路に適用した場合、図３に示すように、カーブ中の最も曲率が大きい点に向かい減速する進路が高く評価されることになる。このような進路は縦Ｇ、横Ｇが摩擦円内であるため安全性は担保されているものの、実際にはより早めに減速を開始するドライバーに違和感を生じさせる。

一方、本実施形態では、図４に示すように、減速あるいは旋回及び回避といった行動が、各時刻Ｔ_１１〜Ｔ_１４から一定時間後までの範囲で、縦Ｇ及び横Ｇが摩擦円内に収まるように早められる。このため、実際のドライバーの運転操作に合致し、ドライバーへの違和感を低減することができる。

また、図５に示すように、自車が交差点を右折する際に、対向車の進路を妨害する形態の接触は、右折車の立場からは必ず避けるべきである。本実施形態では、交差点での右折時には、十分に減速してから交差点に進入することができるため、上記のような避けるべき接触を回避し易くなる。

また、本実施形態では、進路評価部１６は、走行計画の候補における自車が加速する時間と減速する時間との間に一定の速さで走行する時間があるか否かを基準として走行計画の候補を評価する。このため、加速後にただちに減速が行われ、減速後にただちに加速が行なわれる走行計画の候補よりも、自車が加速する時間と減速する時間との間に一定の速さで走行する時間がある走行計画の候補が高く評価されることが可能である。このため、自車の乗員に与える違和感を低減することができる。

以下、本発明の第２実施形態について説明する。図６に示すように、本実施形態の走行計画評価装置１０ｂは、走行情報取得部１２が取得した情報に基づいて、進路の候補の各時刻から設定される時間の範囲を決定する先読時間設定部１８を備えている点が、上記第１実施形態の走行計画評価装置１０ａと異なっている。

本実施形態では、走行情報取得部１２は、単位時間内における自車の走行する方向の変化の頻度や、単位時間内における自車が走行する道路の曲率の変化の頻度を検出する。進路評価部１６は、単位時間内における自車の走行する方向の変化の頻度や、単位時間内における自車が走行する道路の曲率の変化の頻度の大きさが所定の閾値以上に大きいときは、すなわち自車がカーブの連続する区間を走行するときは、先読時間を長く設定する。

本実施形態では、走行計画評価装置１０ｂの先読時間設定部１８は、走行計画の候補における自車の走行する方向の変動の頻度が所定頻度以上のときは、自車の走行する方向の変動の頻度が所定頻度未満のときよりも所定時間をより長く設定する。このため、カーブが連続する道路を走行する場合のように、自車の走行する方向の変動の頻度が多いときに、不自然な加減速が連続するカーブとカーブとの間で短い時間に連続して行なわれる走行計画の候補よりも、連続するカーブとカーブとの間を定速で走行する走行計画の候補が高く評価されることが可能である。このため、自車の乗員に与える違和感を低減することができる。

すなわち、図７に示すように、カーブが連続する道路では、不自然な加減速が連続するカーブとカーブとの間で短い時間に連続して行なわれる走行計画の候補が生成されることがある。しかし、不自然な加減速が短い時間に連続して行なわれると、乗員に違和感や不快感を与える可能性がある。一方、本実施形態では、図８に示すように、カーブが連続する道路では先読時間を長くし、連続するカーブとカーブとの間を定速や緩い加減速で走行する走行計画の候補が高く評価されることとなる。このため、自車の乗員に与える違和感や不快感を低減することができる。

以下、本発明の第３実施形態について説明する。図９に示すように、本実施形態の走行計画評価装置１０ｃでは、自車のドライバーの運転操作による走行の履歴を記録したデータベース２０を備え、先読時間設定部１８は、自車のドライバーの運転操作による走行の記録に応じて先読時間の長さを設定する点が上記第２実施形態の走行計画評価装置１０ｂと異なっている。

本実施形態では、走行計画評価装置１０ｃの先読時間設定部１８は、自車のドライバーの運転操作による走行の記録に応じて、先読時間の長さを設定して進路の候補を評価する。このため、自車のドライバーの嗜好に合った走行計画の候補が高く評価されることが可能である。このため、自車のドライバーに与える違和感を低減することができる。

以下、本発明の第４実施形態について説明する。上記第１〜第３実施形態の走行評価装置１０ａ〜１０ｃにおいては、進路の候補の各時刻Ｔ_１１〜Ｔ_１４に対し、各時刻Ｔ_１１〜Ｔ_１４後から一定の先読時間を設定し、先読時間内に各時刻Ｔ_１１〜Ｔ_１４における速さを保ちつつ一定の速さで走行したと仮定した場合における横Ｇ、縦Ｇの最大値が摩擦円内に収まるか否かを進路の候補の評価基準とした。しかし、本実施形態では、図１０に示すように、進路の候補の各時刻Ｔ_１１〜Ｔ_１４に対し、各時刻Ｔ_１１〜Ｔ_１４の前後から一定の時間の範囲を設定し、当該時間内に各時刻Ｔ_１１〜Ｔ_１４における速さを保ちつつ一定の速さで走行したと仮定した場合における横Ｇ、縦Ｇの最大値が摩擦円内に収まるか否かを進路の候補の評価基準とする。なお、図１０の例では、時刻Ｔ_１１〜Ｔ_１２の間は減速し、時刻Ｔ_１２から時刻Ｔ_１３と時刻Ｔ_１４との間の時刻までは一定の速さで走行し、時刻Ｔ_１３と時刻Ｔ_１４との間の時刻以降は加速する進路である。

本実施形態によれば、例えば、カーブにおいて、縦Ｇ、横Ｇが摩擦円の境界に達する所定時間前から減速するだけではなく、縦Ｇ、横Ｇが摩擦円の境界に達しなくなってから所定時間後に加速する走行計画の候補が高く評価されることが可能である。このため、減速時だけではなく、加速時にも自車の乗員に与える違和感を低減することができる。

尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態では、走行計画評価装置１０ａ〜１０ｃが評価した走行計画が自車両の自動運転のために使用される態様について主に記したが、本発明においては、評価された走行計画を自車両のドライバーの運転操作を誘導するために用いることも可能である。

１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…走行計画評価装置、１２…走行情報取得部、１４…進路候補生成部、１６…進路評価部、１８…先読時間設定部、２０…データベース。

Claims

各時刻における自車の走行する方向と速さとを規定する走行計画の候補に対し、前記走行計画の各時刻の前及び後の少なくともいずれかから所定時間を一定の速さで走行すると仮定した場合において、前記所定時間における前記自車にかかる最大加速度が、前記自車のタイヤのグリップ力の最大値を規定する摩擦円内にあるか否かを基準として前記走行計画の候補を評価する走行計画候補評価ユニットを備えた走行計画評価装置。
前記走行計画候補評価ユニットは、前記走行計画の候補における前記自車の走行する方向の変動の頻度が所定頻度以上のときは、前記自車の走行する方向の変動の頻度が前記所定頻度未満のときよりも前記所定時間をより長く設定して前記走行計画の候補を評価する、請求項１に記載の走行計画評価装置。
前記走行計画候補評価ユニットは、前記自車のドライバーの運転操作による走行の記録に応じて、前記所定時間の長さを設定して前記走行計画の候補を評価する、請求項１又は２に記載の走行計画評価装置。
前記走行計画候補評価ユニットは、前記走行計画の候補における前記自車が加速する時間と減速する時間との間に一定の速さで走行する時間があるか否かを基準として前記走行計画の候補を評価する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の走行計画評価装置。
各時刻における自車の走行する方向と速さとを規定する走行計画の候補に対し、前記走行計画の各時刻の前及び後の少なくともいずれかから所定時間を一定の速さで走行すると仮定した場合において、前記所定時間における前記自車にかかる最大加速度が、前記自車のタイヤのグリップ力の最大値を規定する摩擦円内にあるか否かを基準として前記走行計画の候補を評価する走行計画評価方法。
前記走行計画の候補における前記自車の走行する方向の変動の頻度が所定頻度以上のときは、前記自車の走行する方向の変動の頻度が前記所定頻度未満のときよりも前記所定時間をより長く設定して前記走行計画の候補を評価する、請求項５に記載の走行計画評価方法。
前記自車のドライバーの運転操作による走行の記録に応じて、前記所定時間の長さを設定して前記走行計画の候補を評価する、請求項５又は６に記載の走行計画評価方法。
前記走行計画の候補における前記自車が加速する時間と減速する時間との間に一定の速さで走行する時間があるか否かを基準として前記走行計画の候補を評価する、請求項５〜７のいずれか１項に記載の走行計画評価方法。