JP2013232241A - 前方車両搭載プロセッサユニット及び後続車両搭載プロセッサユニット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】プロセッサユニット11(前方車両搭載プロセッサユニット)は、車両走行補正データ演算部52(演算部)を備える。車両走行補正データ演算部52は、路面上の地物の3次元位置および形状データを含む道路線形データを取得するセンサユニット1(前方車両搭載センサユニット)により取得された地物の3次元位置および形状を示す道路線形データと、予め所有する路面の3次元位置および形状データを含む基準データとの対応点を探索し、上記道路線形データ側の対応点と上記基準データ側の対応点との3次元位置座標の差を算出し、算出した上記3次元位置座標の差に基づいて、上記前方車両の走行制御用データを求める。
【選択図】図4
Description
路面上の地物の3次元位置および形状データを含む道路線形データを取得する前方車両搭載センサユニットにより取得された地物の3次元位置および形状を示す道路線形データと、予め所有する路面の3次元位置および形状データを含む基準データとの対応点を探索し、上記道路線形データ側の対応点と上記基準データ側の対応点との3次元位置座標の差を算出し、算出した上記3次元位置座標の差に基づいて、上記前方車両の走行制御用データを求める演算部を備えたことを特徴とする。
図1はこの発明に係る実施の形態1による隊列走行支援装置の構成を示す図である。図1は複数の車両10が隊列を成して道路100を自動走行している状態を示しており、隊列の先頭を走行する先頭車両10aの後ろに、後続車両10b、10cが順に続いて走行している。なお、隊列を組む車両台数は2台でも4台以上であっても良い。
なお、路上通信装置5の代わりに、通信衛星に搭載された衛星通信装置を用いて、先頭車両10aの車載通信装置7と衛星通信装置の間で、基準データの配信を行っても良い。
なお、図1の例では、後続車両10cの後ろに隊列を組む車両が存在しないので、後続車両10cの後部に設けられた車車間通信装置3は利用していない。しかし、後続車両10cの後ろに隊列を組む後続車両が存在するときは、車車間通信装置3により後続車両に車両制御データを無線伝送する。
オドメトリ65は、先頭車両10aの車輪の回転に基づいて車速パルスを出力し、車速パルスに基づいて先頭車両10aの走行距離や走行速度を計測する。慣性装置66は加速度センサやジャイロにより先頭車両10aの加速度や角速度などを計測する。また、車載通信装置7は路上通信装置5との通信により、基準データ中に含まれる測位補正パラメータを受信し、受信データをプロセッサユニット67にデータ転送する。
また、カメラ62とレーザスキャナ61の計測時刻を合わせ、同時刻におけるカメラ位置とレーザスキャナ61の計測点位置を結ぶ視線ベクトルを求めることで、各計測点に対応して、この視線ベクトル方向のカメラ画像の色情報を得ることができる。求められた各計測点の3次元位置座標データと、各計測点に対応するカメラ62の画像の色情報(RGB値)などから、3次元位置形状計測点群データを構成する。なお、3次元位置形状計測点群データから色情報を省いても良い。
この際、路面上や道路周辺で検出されるランドマークの重心位置やランドマーク形状(例えば、道路の白線や、道路標識の絵柄や道路標示マークの外形線など)を近似的に表現する点群の3次元位置データを、ランドマークの位置形状点群データとしても良い。
なお、レーザスキャナ61における走査中心の方向が車両の前後中央を通る対称線からずれている場合は、車両前後の中央線に対するレーザスキャナ61の走査中心方向のずれ量を、予め設置情報から求めておいて、道路線形データに付帯情報として付加しておいても良い。
以上説明した道路線形データのデータ形成処理は、先頭車両10aの走行中に、リアルタイムに行われる。
図において、プロセッサユニット11は、車両走行補正データ演算部52と、記憶装置53を備えている。記憶装置53は、基準道路線形データ記憶部50と、計測道路線形データ記憶部51を備える。基準道路線形データ記憶部50は基準データを格納する地図データ格納部として機能する。この基準データは、基準データ配信装置40から車載通信装置7を介して路上通信装置5に送られ、路上通信装置5から記憶装置53にデータ転送されて、記憶装置53に予め格納される。
計測道路線形データ記憶部51は、プロセッサユニット67からセンサユニット1の計測した道路線形データが送られ、受信した道路線形データを一時的に格納する。計測道路線形データ記憶部51は、自動運転用のデータ格納部としても機能する。
なお、路上通信装置5にDSRC通信を行うDSRCビーコンを用い、車載通信装置7にDSRC通信を行うDSRC車載器を用いる場合、双方のDSRC通信によって受信したデータは、DSRC車載器のアプリケーションマネージメント機能を利用して、記憶装置53にデータ格納が行われる。
記憶装置53は、プロセッサユニット11に対して外付の記憶装置を用いても良い。
この照合処理では、基準データとセンサユニット1により計測された道路線形データとの対応点を探索し、探索した対応点について同一の3次元位置座標系で差分する差分処理を行う。車両走行補正データ演算部52は、この差分処理に基づいて、基準データに対する計測された道路線形データの位置ずれ量を求める。
次に、車両走行補正データ演算部52は、照合処理により求めた位置ずれ量と、センサユニット1の測位演算により標定した自己位置に基づいて車両制御データを求める。
車両走行補正データ演算部52は、求めた車両制御データを車車間通信装置3に出力する。
図において、道路線形データ75は、基準道路線形データ記憶部50に格納された基準データを構成するデータ点群を示している。道路線形データ76は、計測道路線形データ記憶部51に格納された、センサユニット1により計測された道路線形データを構成するデータ点群を示している。
車両走行補正データ演算部52は、次のように照合処理を行う。この照合処理では、道路線形データを構成する白線(例えば、センターライン)の位置形状点群データを用いた例について説明する。
この対応点探索では、道路線形データ75を構成する点群から道路線形データ76に基づいて所定範囲を選択して、選択した範囲を照合領域として設定する。ここでは、照合領域として、白線70を選択した例について説明することとし、白線70の形状モデルが実在する白線と概ね一致しているものとする。
道路線形データ76を構成する点群データの重心位置座標を求め、道路線形データ75を構成する点群データの中から、この重心位置座標の最も近くに存在する点を選択し、選択した点を含む所定領域74内の点群データの中から、選択した点の周辺で白線70を構成する白線点群データ72を抽出する。このとき、所定領域74内に複数の白線が存在する場合は、最も近くにある白線の白線点群データを選ぶ。また、白線が連続したセンターラインである場合には、白線の一部分について白線点群データを選ぶと良い。
次に、道路線形データ76を構成する点群データの中から、白線点群データ72の重心位置座標に最も近くに存在する点群から、白線形状モデル71を構成する白線点群データ73を抽出する。この際、白線形状モデル71は、センサユニット1により検出された実在する白線について、その白線形状を点群で表現したものとなる。センサユニット1の計測誤差のため、白線形状モデル71は基準データの白線70に対して位置や形状が幾分ずれたものとなる。
この照合処理では、照合領域として選択した白線70の白線点群データ72について、点群の3次元座標値から重心位置G1を求める。また、白線形状モデル71の白線点群データ73について、点群の3次元座標値から重心位置G2を求める。
続いて、白線70の重心位置G1と白線形状モデル71の重心位置G2との差分を取り、白線70に対する白線形状モデル71の位置ずれ量d(図の矢印)を、差分値として求める。この位置ずれ量dは、方向と距離の情報を有するベクトル量で表現される。
なお、この例では、路面上の白線を用いた照合処理について説明したが、速度制限表示のような他の道路標示を用いても良く、道路周辺に設置された標識を用いても良い。
さらに、路面を表現する3次元位置形状計測点群データを直接用いて照合処理を行っても良い。例えば、基準データ中の3次元位置形状計測点群データから、センサユニット1により計測された3次元位置形状計測点群データに近接した点群データを選択し、選択した基準データ中の3次元位置形状計測点群データから第1の近似曲面を求めるとともに、センサユニット1により計測された3次元位置形状計測点群データから第2の近似曲面を求める。そして、第1の近似曲面と第2の近似曲面とのずれを差分値として求めることで、道路線形データ75と道路線形データ76との位置ずれ量dを求めることができる。
車両走行補正データ演算部52は、求めた位置ずれ量dと、センサユニット1の測位演算により計測した自己位置に基づいて、車両制御データを求める。この車両制御データは、車両走行補正データと操舵制御補正データから構成される。
この際、位置ずれ量dは、基準データ中の道路線形データに対する、センサユニット1の計測した道路線形データの計測誤差に相当する。この位置ずれ量dは、或る計測時刻にセンサユニット1が計測した自己位置について、その測位誤差を補正するための同計測時刻における車両走行補正データを与える。
ここで、道路が複数車線の場合、同一車線を走行し続ける際、その走行車線内の予定走行ルートについて、自己位置の位置ずれが0になるよう操舵制御量を算出する。
また、隣接する車線に車線変更する場合は、変更先の車線内の予定走行ルートについて、自己位置の位置ずれが0になるよう操舵制御量を算出する。
これにより、予定走行ルートに関係なく、先頭車両10aはセンターラインに対して常に一定の距離を空けて自律走行することができる。
このとき、複数車線の道路において車線変更を行う場合は、補正した自己位置と変更先の車線に隣接する道路センターラインとの距離を求めて、当該道路センターラインに対して道路幅方向の距離が所定距離範囲内になるように、先頭車両10aの操舵制御量を算出すれば良い。
また、プロセッサユニット11は、操舵制御量に基づいて先頭車両10aのアクセル開度を調整し、予め設定された速度調整プログラムに基づいて、走行速度が所定の範囲内となるように速度調整を行う。この際、操舵制御量が大きいときは走行速度を最小とし、操舵制御量が0のときは走行速度を最大にするように速度調整を行うと良い。
勿論、先頭車両10aの前方に、自己の隊列に入っていない別の車両や障害物が出現した場合は、プロセッサユニット11が自車のアクセル開度を調整して走行速度を小さくしたり、隣接する車線に車線変更するための操舵制御量を算出するなどして、前方車両や障害物との衝突を回避する車線変更動作を行うように、ステアリングを自動操作し、自車の走行を自動制御する。
このとき、前方車両や障害物は、センサユニット1におけるレーザスキャナ61の距離画像やカメラ62の撮影画像を用いて、その存在有無や存在位置を検出することができる。
図4は、車両40に搭載されたモービルマッピングシステム45による道路線形データの計測例を図示している。
モービルマッピングシステム45が事前に収集した道路線形データは、車両40が道路100の計測走行を行う度に、基準データ配信装置15に基準データとして格納される。
送信用の車車間通信装置3と、受信用の車車間通信装置4と、センサユニット2は、プロセッサユニット12に接続されている。
後続車両10b、10cはそれぞれ、センサユニット2を用いて、直前を走行する前方車両(それぞれ先行車両10aおよび後続車両10b)までの距離と前方車両に対する自車の位置ずれを計測する。
また、センサユニット2のカメラにより撮影したナンバープレートもしくは後部形状画像について、画像内での重心位置を計測することにより、センサユニット2の視線中心に対する前方車両の位置ずれ量を求めることができる。
このようにして、センサユニット2は、前方車両までの距離と前方車両に対する自車の位置ずれ量を計測する。
また、センサユニット2として車載ミリ波レーダを用いて、前方車両までの距離を計測しても良い。
さらに、センサユニット2に自己位置標定装置を設けて、自己位置を精度良く測定することで、前方車両の標定位置と自車の標定位置との差分から、前方車両までの距離と前方車両に対する自車の位置ずれを精度良く求めても良い。この自己位置標定装置は、GPSアンテナと、GPS受信機と、オドメトリと、慣性装置と、プロセッサユニットにより構成して、複合測位によって自己位置を標定するものを用いるのが良い。
そして、前方車両との間の距離が一定範囲内に保たれ、なおかつ前方車両に対する位置ずれが一定範囲内に保たれるように、自車両のアクセル開度の制御とステアリングの操舵制御を行う。
この際、前方車両に対する自車の位置ずれと操舵制御補正データとを加算して、ステアリングの操舵量を求める。このようにすることにより予め前方車両の移動量が予測できるので、前方車両が左右に車線変更しても、前方車両の移動量に追従するように自車両を操舵することによって、センサユニット2のカメラが前方車両の後部もしくはナンバープレートを捕捉追尾し続けることが可能となる。
後続車両10bは、プロセッサユニット12の算出した操舵制御補正データと、前方車両に対する自車の位置ずれデータと、先行車両10aから受けた車両走行補正データとを車両制御データとして、車車間通信により後ろに追従する後続車両10cに送信する。
このとき、先頭車両10aから送られて来る車両制御データと、後続車両10bから送られて来る車両制御データとが異なる場合、直前を走行する後続車両10bからの車両制御データを利用し、先頭車両10aから送られて来た車両制御データは棄却する。
かくして、後続車両10cは、先頭車両10aの挙動ではなく直前の後続車両10bの挙動に追従して、車線変更や速度変更などの走行制御を行うことが可能となるので、車線変更時に各車両が滑らかに隊列を組んで、隣接車両との間に所定の間隔を維持したまま相互に連結することができる。
図において、道路100を走行する先頭車両10aと、後続車両10bと、後続車両10cは隊列走行を行っている。
ここで、先頭車両10aの前方に停車中の車両201が出現した場合、先頭車両10aはセンサユニット1により停車中の車両201を検出する。
これにより、先頭車両10aは検出した車両201を回避するようにステアリングを自動操作し、隣接車線に車線変更を行う。
路面上の地物の3次元位置および形状データを含む道路線形データを取得する前方車両搭載センサユニットと、
上記前方車両搭載センサユニットにより取得された地物の3次元位置および形状を示す道路線形データと、予め所有する路面の3次元位置および形状データを含む基準データとの対応点を探索し、上記道路線形データ側の対応点と上記基準データ側の対応点との3次元位置座標の差を算出し、算出した上記3次元位置座標の差に基づいて、上記前方車両の走行制御用データを求める前方車両搭載プロセッサユニットと、
上記前方車両搭載プロセッサユニットの求めた上記前方車両の走行制御用データを後続車両に伝送する車車間通信装置と、
上記車車間通信装置により伝送された上記前方車両の走行制御用データに基づいて、上記後続車両の走行制御用データを求める後続車両搭載プロセッサユニットとを備えた隊列走行支援装置を説明した。
前方車両搭載プロセッサユニットは、
算出した上記3次元位置座標の差に基づいて、航法測位により計測した自己位置を補正し、補正した自己位置に基づいて上記前方車両の走行制御用データを求めることを特徴とした隊列走行支援装置を説明した。
上記基準データは、
上記前方車両搭載センサユニットにより取得される上記道路線形データよりも精度が高いデータであり、
上記前方車両搭載プロセッサユニットによって算出される上記道路線形データ側の対応点と上記基準データ側の対応点との3次元位置座標の差は、
上記基準データに対する上記前方車両搭載センサユニットにより取得された上記道路線形データの計測誤差を示し、
前方車両搭載プロセッサユニットは、
上記計測誤差を示す上記3次元位置座標の差に基づいて、航法測位により計測した自己位置を補正し、補正した自己位置に基づいて上記前方車両の走行制御用データを求めることを特徴とした隊列走行支援装置を説明した。
前方車両搭載プロセッサユニットは、
予定走行ルートに対する補正した自己位置の位置ずれを求め、求めた上記位置ずれに基づいて、上記前方車両の走行制御用データを求めることを特徴とする隊列走行支援装置を説明した。
上記隊列走行支援装置は、さらに、
上記前方車両に搭載され、上記基準データを配信する基準データ配信装置から配信されて路上通信装置と人工衛星とのいずれかを介して送信される上記基準データを受信する車載通信装置を備え、
上記前方車両搭載プロセッサユニットは、
上記車載通信装置が受信した上記基準データを予め所有する路面の3次元位置および形状データを含む上記基準データとして格納する記憶部を有することを特徴とする隊列走行支援装置を説明した。
後続車両に搭載され、前方車両に対する自車の位置ずれ量を計測する後続車両搭載センサユニットを備え、
上記後続車両搭載プロセッサユニットは、
上記前方車両の走行制御用データと上記後続車両搭載センサユニットの計測した位置ずれ量に基づいて、自車の走行制御用データを求めることを特徴とした隊列走行支援装置を説明した。
上記前方車両は、
自動運転モードと、手動運転モードとの切り替えが可能であることを特徴とする隊列走行支援装置を説明した。
Claims (7)
- 路面上の地物の3次元位置および形状データを含む道路線形データを取得する前方車両搭載センサユニットにより取得された地物の3次元位置および形状を示す道路線形データと、予め所有する路面の3次元位置および形状データを含む基準データとの対応点を探索し、上記道路線形データ側の対応点と上記基準データ側の対応点との3次元位置座標の差を算出し、算出した上記3次元位置座標の差に基づいて、上記前方車両の走行制御用データを求める演算部を備えたことを特徴とする前方車両搭載プロセッサユニット。
- 前方車両搭載プロセッサユニットの前記演算部は、
算出した上記3次元位置座標の差に基づいて、航法測位により計測した自己位置を補正し、補正した自己位置に基づいて上記前方車両の走行制御用データを求めることを特徴とする請求項1記載の前方車両搭載プロセッサユニット。 - 上記基準データは、
上記前方車両搭載センサユニットにより取得される上記道路線形データよりも精度が高いデータであり、
上記前方車両搭載プロセッサユニットの前記演算部によって算出される上記道路線形データ側の対応点と上記基準データ側の対応点との3次元位置座標の差は、
上記基準データに対する上記前方車両搭載センサユニットにより取得された上記道路線形データの計測誤差を示し、
前方車両搭載プロセッサユニットの前記演算部は、
上記計測誤差を示す上記3次元位置座標の差に基づいて、航法測位により計測した自己位置を補正し、補正した自己位置に基づいて上記前方車両の走行制御用データを求めることを特徴とする請求項2記載の前方車両搭載プロセッサユニット。 - 前方車両搭載プロセッサユニットの前記演算部は、
予定走行ルートに対する補正した自己位置の位置ずれを求め、求めた上記位置ずれに基づいて、上記前方車両の走行制御用データを求めることを特徴とする請求項3記載の前方車両搭載プロセッサユニット。 - 上記前方車両搭載プロセッサユニットは、
上記前方車両に搭載され、上記基準データを配信する基準データ配信装置から配信されて路上通信装置と人工衛星とのいずれかを介して送信される上記基準データを受信する車載通信装置が受信した上記基準データを予め所有する路面の3次元位置および形状データを含む上記基準データとして格納する記憶部を有することを特徴とする請求項3または4のいずれかに記載の前方車両搭載プロセッサユニット。 - 路面上の地物の3次元位置および形状データを含む道路線形データを取得する前方車両搭載センサユニットにより取得された地物の3次元位置および形状を示す道路線形データと、予め所有する路面の3次元位置および形状データを含む基準データとの対応点を探索し、上記道路線形データ側の対応点と上記基準データ側の対応点との3次元位置座標の差を算出し、算出した上記3次元位置座標の差に基づいて、上記前方車両の走行制御用データを求める演算部を備えた前方車両搭載プロセッサユニットの求めた上記前方車両の走行制御用データを後続車両に伝送する車車間通信装置により伝送された上記前方車両の走行制御用データに基づいて、上記後続車両の走行制御用データを求めることを特徴とする後続車両搭載プロセッサユニット。
- 上記後続車両搭載プロセッサユニットは、
上記前方車両の走行制御用データと、続車両に搭載され、前方車両に対する自車の位置ずれ量を計測する後続車両搭載センサユニットの計測した位置ずれ量に基づいて、自車の走行制御用データを求めることを特徴とする請求項6記載の後続車両搭載プロセッサユニット。
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