JP2017110924A - 経路探索装置及び車両用自動運転装置 - Google Patents

Abstract

【課題】経路から離脱した場合に、経路が無い状態を短時間で解消する。
【解決手段】自動運転システム５０は、短距離の経路探索可能な自動運転地図ＤＢ５７を内蔵し、危険回避行動により経路から離脱した場合は、ナビシステム１０で新たな経路の探索が完了するまでの間、走行中の道路の一定距離前方に仮目的地を設定し、仮目的地までの仮経路を短時間で探索する。これにより、経路の無い状態を短時間で解消することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は経路探索装置及び車両用自動運転装置に関する。

自動運転システムにより車両を自動運転制御するには、予め設定された経路を追従するように制御する必要がある。自動運転システムに経路を設定するには、ユーザが例えばナビゲーションシステムに目的地を設定すると、ナビゲーションシステムが現在地から目的地までの経路を探索することにより得られた経路情報を自動運転システムに通知するので、自動運転システムは経路を設定することができる。経路情報とは、例えば道路の形状情報、道路リンクＩＤ、分岐点での分岐方向等である。自動運転システムは、システムに内蔵されている自動運転用の詳細な地図データを参照しながら、車両に備えられた各種監視センサを用いて車両周囲の状況を監視することで走路前方の道路形状を認識する。このように道路形状を認識することにより、自動運転システムは、安全を確保しつつ最適な車速や走路を逐次選択して自動運転制御を実行することができる。

尚、ナビゲーションシステムが例えば道路交通情報センタから道路交通状況を受信可能に構成されている場合には、経路情報は道路交通状況の変化に応じてナビゲーションシステムにより逐次更新されて適宜自動運転システムへ通知される。これにより、自動運転システムは、道路交通情報を反映しながら自動運転制御を実行することができる。

特開２０１５−１３３０５０号公報 特開２００２−３１２０３４号公報 特開２０１１−２４０８１６号公報

ところで、車両が経路を追従するように自動運転制御の実行中に、例えば他車両の割り込み、歩行者の飛び出し、突発事故等の突発事象により走路が妨害されることがある。自動運転システムは、突発事象を車両に備えられた監視センサで認識して自動的に回避する。その結果、経路上は曲がろうとしていた交差点を曲がれなくなって直進したり、分岐点で本来分岐すべき道路から別の道路に分岐したりする等、経路を離脱してしまうことが想定される。

経路を離脱した場合、ナビゲーションシステムが現在地から目的地までの新たな経路を探索するまでの間、自動運転システムは追従すべき経路が無い状態に陥る。一般的に現在地から目的地までの距離が遠いほど経路の探索には時間がかかり数秒から数十秒を要することから、自動運転システムは走行すべき経路が無い状態のまま自動運転制御を継続することになる。このため、所望の目的地とは異なる方向へ走行し続けてしまう恐れがある。

このように走行すべき経路が無い状態を回避するという観点では、危険を回避するために自動運転と手動運転を切り替える自動運転装置が提案されている（特許文献１参照）。
また、急なカーブ等でも緊急停止せず安全走行する手法（特許文献２参照）や緊急時に車両を停止させるまでの走行計画の立案手法（特許文献３参照）が提案されている。

しかしながら、いずれの手法も危険回避行動によって車両が走行すべき経路を離脱した後も自動運転を継続することまでは言及していない。
また、ナビゲーションシステムが新たな経路を探索して自動運転システムに通知した時点では、新たな経路から既に離脱してしまっていることが想定される。このため、自動運転システムとナビゲーションシステムとをどのように連携させるかが問題となる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、経路から離脱した場合に、経路が無い状態を短時間で解消することができる経路探索装置及び車両用自動運転装置を提供することにある。

請求項１の発明によれば、仮目的地設定部（５４）は、経路から離脱した場合は第２記憶部（５７）に記憶されている地図データに基づいて走行中の道路に沿った一定距離前方に仮目的地を設定する。すると、仮経路探索部（５５）は、仮目的地までの仮経路を探索して経路として設定する。一方、経路探索部（２７）は、仮目的地から真の目的地までの新たな経路を探索して仮経路の次の経路として設定する。

一実施形態における全体構成を概略的に示すブロック図 自動運転システムの動作を示すフローチャート ナビゲーションシステムの動作を示すフローチャート 仮目的地の設定位置を示す交差道路の平面図 仮目的地の設定位置を示す分岐道路の平面図

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、車両用自動運転装置１は、ナビゲーションシステム（以下、ナビシステム）１０と自動運転システム５０とから構成されている。

ナビシステム１０は情報処理装置１１を主体として構成されている。情報処理装置１１は、ナビシステム１０に内蔵されているセンサ部１２からの情報に加えて、外部接続された通信機１３、ＧＰＳ受信機１４、ＶＩＣＳ（登録商標）受信機１５、車速センサ１６、操作部１７からの情報に基づいて各種処理を実行する。

センサ部１２は、車両に加えられる回転運動の大きさを検出するジャイロセンサ、３軸方向の加速度等から車両の走行距離を検出する加速度センサ、地磁気から車両の進行方向を検出する地磁気センサ等であり、ＧＰＳ受信機１４がＧＰＳ信号を受信できない状況となっても車両の現在地を特定可能となっている。

通信機１３は、携帯基地局を介して交通情報センタから交通情報を受信し、広域範囲の渋滞情報や道路の規制情報等を情報処理装置１１に出力する。
ＧＰＳ受信機１４は、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ電波を受信し、車両の現在地を特定するための位置情報を情報処理装置１１に出力する。

ＶＩＣＳ受信機１５は、ＶＩＣＳセンタからの交通情報を受信し、車両の進行方向となる狭域範囲の道路交通情報や道路の規制情報を情報処理装置１１に出力する。
車速センサ１６は、車両の転動輪の回転速度から速度を検出し、その速度を示す速度信号を情報処理装置１１に出力する。

操作部１７は、例えば表示部１８と一体になったタッチパネルや表示部１８の周囲に配置されたスイッチであり、それらに対する操作情報を情報処理装置１１に出力する。
表示部１８は、情報処理装置１１から映像信号を入力し、車両の走行を案内するための地図、設定された目的地までの経路、当該目的地までの所要時間を示す画像等を表示する。

スピーカ１９は、情報処理装置１１から入力される音声信号が示す音声を出力する。例えば、経路が設定されている場合は、経路となる交差点での右左折方向や、経路となる分岐点で分岐方向を音声で出力する。

ナビシステム１０にはデータベースが設けられている。データベースは、リンクコストデータベース（以下、リンクコストＤＢ）２０、交通情報データベース（以下、交通情報ＤＢ）２１、経路案内地図データベース（以下、ナビ地図ＤＢ）２２（第１記憶部に相当）から構成されている。

リンクコストＤＢ２０は、リンクコストを計算するために各ノード間のリンクコストを示すデータを記憶している。
交通情報ＤＢ２１は、受信した交通情報に基づいて、渋滞の発生区間と渋滞度の程度を示すデータや交通規制の区間と交通規制の内容を示すデータを記憶している。

ナビ地図ＤＢ２２は、地図表示のための地図データを記憶している。地図データには、位置精度向上のためのマップマッチングデータ、リンク（道路）及びノード（交差点、分岐点、インターチェンジ等）の位置情報やノードとリンクとの接続関係情報等を有する道路データ、施設の位置情報及びランドマークを有する施設データ等の各種データが含まれる。ナビ地図ＤＢ２２は長距離経路探索を効率的に行うために道路ネットワークを階層化した構造となっている。つまり、上層ほど高速道や主要幹線道のみの粗い道路ネットワーク、下層ほど細街路等を含む詳細な道路ネットワークで構成されている。

情報処理装置１１は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等を備えるマイクロコンピュータにより構成されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従い、センサ部１２、ＧＰＳ受信機１４、車速センサ１６等からの各種信号、データベースに記憶されている情報、フラッシュメモリ等に記憶された情報等を用いて所定の演算を実行することによりナビゲーション機能を実現するための処理部を形成する。ＣＰＵが形成する処理部としては、車両の現在地を特定するための現在地特定部２３、現在地特定部２３が特定した現在地をナビ地図ＤＢ２２に記憶されている地図データ上に特定するマップマッチング（以下、ＭＭ）部２４、ユーザが表示部１８上で目的地を設定したり、目的地までの経路や交通情報を表示部１８に表示したりするユーザインタフェース（以下、ＵＩ）部２５、外部から配信される交通情報を受信する交通情報受信部２６、現在地から目的地までの経路を探索する経路探索部２７から構成されている。

経路探索部２７は、目的地が設定されると、現在地特定部２３が特定した現在地と、ナビ地図ＤＢ２２に記憶されている地図データに基づいて、周知のナビゲーション技術を用いて現在地から目的地までの最適な経路を求める経路計算を実行し、計算結果を位置参照情報として自動運転システム５０に出力する。

自動運転システム５０は情報処理装置５１を主体として構成されている。情報処理装置５１は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等を備えるマイクロコンピュータにより構成されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従い、ナビシステム１０からの位置参照情報、監視センサ５２からの信号、各種データベースに記憶されている情報、フラッシュメモリ等に記憶された情報等を用いて所定の演算を実行することにより自動運転制御機能を実現するための処理部を形成する。ＣＰＵが形成する処理部としては、ナビシステム１０の現在地特定部２３から車両の現在地を取得する現在地取得部５３、走行中の道路に沿った一定距離前方に仮目的地を設定する仮目的地設定部５４、現在地から仮目的地までの経路を探索する仮経路探索部５５、監視センサ５２からの情報を用いて車両を経路に追従して走行させる車両制御部５６である。

監視センサ５２は、車両の進行方向における道路レーンや障害物等を検出するための例えばレーダセンサや周囲監視カメラ等である。
レーダセンサは測距センサであり、ミリ波、レーザ光、超音波等の空中伝搬信号を車両の前方に設定された所定範囲の検出領域に出力し、当該検出領域に存在する障害物で反射した空中伝搬信号を受信する。空中伝搬信号を受信する方向に基づいて障害物の方向を検出可能となり、空中伝搬信号を出力してから受信するまでの時間に基づいて障害物までの距離を検出可能となる。尚、障害物の方向及び障害物までの距離を検出可能であれば、他の測距センサを用いるようにしても良い。

周囲監視カメラは、車両の周辺を撮像した映像を映像認識技術により解析することで、走行中の道路レーンや、レーダセンサが検出した障害物である他車両、建物、通行者等を特定し、それらと車両との間の相対位置を示す相対位置情報を出力する。周囲監視カメラは車両の全周を撮像可能なように複数台設けることが望ましい。

車両制御部５６は、ナビシステム１０から与えられた位置参照情報により経路を特定し、当該経路を追従するように自動運転制御を実行する。自動運転制御では、車両に搭載されているエンジンＥＣＵ１０１、トランスミッションＥＣＵ１０２、ブレーキＥＣＵ１０３、ステアリングＥＣＵ１０４等に指示信号を送信する。エンジンＥＣＵ１０１はエンジンのスロットル開度、燃料噴射量、点火時期等を制御する。トランスミッションＥＣＵ１０２は自動変速機の変速段等を制御する。ステアリングＥＣＵ１０４は車両のステアリングの操舵角を制御する。ブレーキＥＣＵ１０３はブレーキ圧、ＡＢＳ機能、横滑り防止機能を制御する。

ナビシステム１０には自動運転地図データベース（以下、自動運転地図ＤＢ）５７（第２記憶部に相当）が設けられている。ナビ地図ＤＢ２２と自動運転地図ＤＢ５７は、例えば道路リンクＩＤ、道路の代表座標、分岐点の座標等の共通情報を用いることで、相互に位置参照可能に構成されている。

自動運転地図ＤＢ５７は、道路の形状やレーン情報等の道路属性を保持する情報が記憶された地図ＤＢであり、少なくとも道路間の接続情報や交通情報から特定した道路の規制情報等が格納されている。自動運転地図ＤＢ５７は、走行中の道路形状やレーン情報の特定を主な目的とするため階層化はしておらず、詳細な道路ネットワーク情報に加え、道路や車線の幅員や白線の位置、道路構造物の３Ｄ形状を含む詳細な形状等の自動運転制御するために必要な情報を主に記憶している。自動運転地図ＤＢ５７の短距離の経路探索機能はナビシステム１０と同等で検索時間が長くなることはないが、一層構造のために長距離の経路探索機能はナビシステム１０よりも大きく劣っている。

仮目的地設定部５４は、自動運転地図ＤＢ５７に記憶されている道路情報に基づいて走行中の道路に沿った一定距離前方に仮目的地を設定する。一定距離は、ナビシステム１０が仮目的地から真の目的地までの新たな経路を探索するのに要する時間で十分に走行可能な距離で、例えば３００〜７００ｍである。

仮経路探索部５５は、自動運転地図ＤＢ５７に記憶されている道路情報に基づいて現在地から仮目的地までの仮経路を探索する。
車両制御部５６は、経路探索部２７から入力した経路やセンサ部１２にて取得した相対位置情報に基づいて、周知のオートクルーズ機能やレーンキーピング機能を実現するための制御処理を実行する。例えば、車速が所定値を上回る状態ではオートクルーズ機能により先行車両に追従し、車速が所定値を下回ると、相対位置情報に基づいて隣接車線を走行する車両の走行速度と現在の走行速度とを比較し、隣接車線での走行速度の方が早い場合は車線変更する。

さて、ユーザがナビシステム１０に目的地を設定すると、経路探索部２７は、現在地から目的地までの適切な経路を交通情報を参照して探索することで経路情報を算出し、経路情報に対応した位置参照情報を自動運転システム５０へ通知する。位置参照情報は、地図データにおけるリンク形式で表現される。通知方法は、現在地から近い範囲から順次通知しても良いし、すべての情報を一括で通知しても良い。

自動運転システム５０の車両制御部５６は、通知された位置参照情報を自動運転地図ＤＢ５７と照合し、自動運転地図ＤＢ５７に記憶されている地図データに基づいて位置参照情報が示す経路を識別する。

ところで、自動運転システム５０は、上述したように経路を識別した場合は、当該経路を追従するように自動運転制御するが、突発事象に対する危険回避行動により経路から離脱した場合は、ナビシステム１０から新たな経路情報が通知されるまで経路が無い状態で自動運転制御することになる。また、ナビシステム１０が新たな経路を探索して自動運転システム５０に通知した時点では、新たな経路から既に離脱してしまっている事態が想定される。つまり、ナビシステム１０により新たな経路を探索することで、自動運転システム５０とナビシステム１０との連携が難しくなる。

このような事情から、本実施形態では、次のようにして自動運転システム５０とナビシステム１０との連携を図るようにした。
即ち、自動運転システム５０は、図２に示すように、経路から離脱したかを監視しており（Ｓ１０１：ＮＯ）、離脱した場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、車両制御部５６へ直進自律制御を指示する（Ｓ１０２）。この直進自律制御とは、自動運転地図ＤＢ５７に記憶されている地図データに基づいて経路が無い状態で車両を道なりとなる道路に追従するように自動運転制御するものである。道なりとなる道路とは、交差点に進入する場合は直進する道路、分岐点に進入する場合は車線が滑らかに接続して分岐角度がより直線に近い道路のことで、ステアリングを大きく操舵する必要がない道路のことである。自動運転地図ＤＢ５７によっては道路ごとに道なり属性を保持しているものもある。

次に、現在地取得部５３は、現在地特定部２３から現在地を取得して仮目的地設定部５４へ通知する（Ｓ１０３）。仮目的地設定部５４は、現在地及び自動運転地図ＤＢ５７に記憶されている地図データに基づいて道なりとなる道路を追跡し（Ｓ１０４）、当該道路に沿った位置に仮目的地を設定する（Ｓ１０５）。仮目的地を設定する位置は、図４に示すように、走行中の道路に対して道なりとなる道路上の一定距離前方となる位置である。

仮経路探索部５５は、仮目的地と現在地を結ぶ仮経路を自動運転地図ＤＢ５７に記憶されている地図データに基づいて探索し（Ｓ１０６）、その仮経路を車両制御部５６へ通知する（Ｓ１０７）。これにより、車両制御部５６は、直進自律制御を解除して仮経路を追従するように自動運転制御を行うようになる。この場合、仮目的地までの距離は短いので、仮経路探索部５５は仮経路を短時間で探索することができる。

図５に示すように、仮目的地までに道なりとなる道路を判別できない分岐点がある場合は、仮経路探索部５５が仮経路を探索する時間が長くなることから、その分岐点を第１仮目的地に設定することで第１仮経路を短時間で探索すると共に、真の目的地に近い方となる分岐道路上に第２仮目的地に設定することで第２仮経路を短時間で探索する。これにより、車両制御部５６は、第１仮経路を追従して走行することにより第１仮目的地に到達することができると共に第２仮経路を追従して走行することにより第２仮目的地に到達することができる。この場合、第２仮目的地が上述した仮目的地に相当する。

尚、仮目的地までに分岐点が複数存在する場合は、各分岐点が第１分岐点に設定されると共に各第１分岐点を結ぶ経路が第１仮経路に設定され、最後の第１分岐点から第２仮目的地までが第２仮経路に設定される。

自動運転システム５０は、上述したようにして探索した仮経路の位置参照情報をナビシステム１０のＵＩ部２５へ通知する（Ｓ１０８）。
ナビシステム１０は、自動運転システム５０が仮経路を追従するように自動運転制御の実行中は、図３に示すように、自動運転システム５０から仮経路の位置参照情報を受信したかを監視しており（Ｓ２０１：ＮＯ）、受信した場合は（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、仮経路の位置参照情報をナビ地図ＤＢへＭＭ部２４でマッピングし（Ｓ２０２）、仮経路をＵＩ部２５で表示する（Ｓ２０３）。これにより、ユーザは仮経路を確認することができる。

次に、ＭＭ部２４で特定した仮目的地から真の目的地までの新たな経路を経路探索部２７で探索し（Ｓ２０４）、ナビシステム１０の経路探索部２７へ指示して新たな経路の位置参照情報を自動運転システム５０の車両制御部５６へ通知する（Ｓ２０５）。

車両制御部５６は、新たな経路の位置参照情報を受信すると（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、その位置参照情報を自動運転地図ＤＢ５７へマッピングし（Ｓ１１０）、自動運転地図ＤＢ５７は新たな経路を車両制御部５６へ通知する（Ｓ１１１）。これにより、車両制御部５６は、仮目的地に到達すると新たな経路を仮経路の次の経路として設定し、新たな経路を追従するように自動運転制御するようになる。

一方、ナビゲーションシステム１０は、新たな経路をＵＩ部２５へ通知し（Ｓ２０６）、ＵＩ部２５は新たな経路を表示部１８に表示する（Ｓ２０７）。これにより、ユーザは新たな経路を確認することができる。

このような実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
自動運転システム５０は、短距離の経路探索可能な自動運転地図ＤＢ５７を内蔵し、危険回避行動により経路から離脱した場合は、ナビシステム１０で新たな経路の探索が完了するまでの間、走行中の道路の一定距離前方に仮目的地を設定し、仮目的地までの仮経路を短時間で探索するので、経路の無い状態を短時間で解消することができる。

仮目的地までの一定距離として、ナビシステム１０が仮目的地から真の目的地まで経路探索するのに要する時間で十分に走行可能な距離を設定するようにしたので、仮目的地に到達するまでにナビシステム１０から新たな経路を確実に取得することができる。

仮目的地までに分岐点が存在する場合は、その分岐点に第１仮目的地を設定することで第１仮目的地まで第１仮経路を短時間で探索し、分岐点から真の目的地となる分岐道路に第２仮目的地を設定することで第２仮経路を探索するようにしたので、仮目的地までに分岐点が存在する場合であっても、経路が無い状態を短時間で解消することができる。

仮経路探索部５５が探索した仮経路、及び経路探索部２７が探索した新たな経路を表示部１８に表示するようにしたので、経路から外れるにしてしてもユーザに安心感を与えることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、次のように変形または拡張したり、各変形例を上記実施形態と組み合せたり、各変形例を組み合わせるようにしても良い。

自動運転システム５０に現在地取得部５３に代えて車両の現在地を特定する現在地特定部を備えるようにしても良い。
仮目的地に到着するにしてもナビシステム１０から新たな経路を万一取得できなかった場合は、さらに仮目的地を設定して仮経路を探索するようにしても良い。

ナビシステム１０と自動運転システム５０とを一体的に構成しても良い。
本発明の経路探索装置をナビシステムに適用しても良い。
ナビシステム１０から自動運転システム５０に新たな経路を送信するタイミングとしては、仮目的地に接近したタイミングでも良い。

図面中、１は車両用自動運転装置、１０はナビゲーションシステム、１８は表示部、２２はナビ地図ＤＢ（第１記憶部）、２７は経路探索部、５０は自動運転システム、５２は監視センサ、５４は仮目的地設定部、５５は仮経路探索部、５６は車両制御部、５７は自動運転地図ＤＢ（第２記憶部）である。

Claims (5)

1. 遠距離の経路探索が可能なように階層化された地図データを記憶した第１記憶部（２１）と、
   現在地を特定する現在地特定部（２３）と、
   前記第１記憶部に記憶されている地図データに基づいて前記現在地特定部による現在地から目的地までの経路を探索して設定する経路探索部（２７）と、
   近距離の経路探索が可能な詳細な地図データを記憶した第２記憶部（５７）と、
   前記経路探索部による経路から前記現在地特定部による現在地が離脱した場合は、前記第２記憶部に記憶されている地図データに基づいて走行中の道路に沿った一定距離前方に仮目的地を設定する仮目的地設定部（５４）と、
   前記第２地図記憶部に記憶されている地図データに基づいて前記仮目的地までの仮経路を探索して経路として設定する仮経路探索部（５５）と、を備え、
   前記経路探索部は、前記仮目的地から前記目的地までの新たな経路を探索して前記仮経路の次の経路として設定する経路探索装置。
2. 前記一定距離は、前記経路探索部が新たな経路を探索するのに要する時間で十分に走行可能な距離である請求項１に記載の経路探索装置。
3. 前記仮目的地設定部は、前記仮目的地までに分岐点が存在する場合は、当該分岐点を第１仮目的地に設定すると共に前記目的地に近い側となる分岐道路に第２仮目的地を設定し、
   前記仮経路探索部は、前記第１仮目的地までの第１仮経路を探索すると共に当該第１仮目的地から前記第２仮目的地までの第２仮経路を探索し、
   前記経路探索部は、前記第２仮目的地から前記目的地までの新たな経路を探索する請求項１または２に記載の経路探索装置。
4. 前記仮経路及び前記新たな経路を表示する表示部（１８）を備えた請求項１から３のいずれか一項に記載の経路探索装置。
5. 遠距離の経路探索が可能なように階層化された地図データを記憶した第１記憶部（２１）と、
   現在地を特定する現在地特定部（２３）と、
   前記第１記憶部に記憶されている地図データに基づいて前記現在地特定部による現在地から目的地までの経路を探索して設定する経路探索部（２７）と、
   近距離の経路探索が可能な詳細な地図データを記憶した第２記憶部（５７）と、
   車両周囲の状況を監視する監視センサ（５２）と、
   前記現在地特定部による現在地、前記第２記憶部に記憶されている地図データ、及び前記監視センサによる監視情報に基づいて前記経路探索部による経路を追従するように自動運転制御する車両制御部（５６）と、
   前記経路探索部による経路から前記現在地特定部による現在地が離脱した場合は、前記第２記憶部に記憶されている地図データに基づいて走行中の道路に沿った一定距離前方に仮目的地を設定する仮目的地設定部（５４）と、
   前記第２地図記憶部に記憶されている地図データに基づいて前記仮目的地までの仮経路を探索して設定する仮経路探索部（５５）と、を備え、
   前記経路探索部は、前記仮目的地から前記目的地までの新たな経路を探索して前記仮経路の次の経路として設定し、
   前記車両制御部は、前記仮目的地までは前記仮経路を追従し、前記仮目的地から前記目的地までは前記新たな経路を追従するように自動運転制御する車両用自動運転装置。

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